Nỗ lực giải quyết ‘rác thải vũ trụ’

Theo Văn phòng Rác thải Không gian thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu, hiện tại, có hơn 8.400 tấn rác thải vũ trụ di chuyển theo quỹ đạo Trái đất.

Ngày 4/10/1957, Sputnik I trở thành vệ tinh đầu tiên của nhân loại bay vào không gian. Nhưng vệ tinh này cũng đánh dấu một cột mốc khác trong lịch sử, đó là sự xuất hiện của rác vũ trụ.

Rác vũ trụ là những vật thể nhân tạo không còn sử dụng tồn tại ngoài vũ trụ, bao gồm những thiết bị được phóng lên hoặc bỏ lại, ví dụ như tên lửa đẩy, các vệ tinh không còn hoạt động, thậm chí là những vật dụng cá nhân mà phi hành gia vô tình đánh mất như găng tay, máy quay hay xẻng trộn.

"Số vật thể mà các nước phóng lên vũ trụ tăng ổn định theo cấp số mũ trong suốt nửa thế kỷ qua. Thường thì mỗi khi phóng cái gì đó vào không gian, chúng ta cũng đang tạo ra rác", bà Lisa Ruth Rand, nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin-Madison, nhận xét.

Nguy hại từ những mảnh vụn không gian

Rác thải có thể rơi trở lại Trái đất, gây nguy hiểm cho con người và các loài vật khác. Năm 1997, một phụ nữ đã bị thương khi một mảnh kim loại từ trên trời rơi trúng vai. Theo các nhà khoa học tại NASA, đó có thể là một mảnh tên lửa tách ra. Dù đây là trường hợp duy nhất đến nay rác thải vũ trụ rơi xuống gây thương tích cho con người, nhưng vẫn còn nhiều vật thể nguy hiểm khác có thể lao xuống Trái đất.

Chính rủi ro từ những thiết bị không sử dụng đã khiến NASA quyết định để tàu vũ trụ Cassini lao xuống khí quyển sao Thổ tự sát năm 2017, đề phòng con tàu gây tổn hại tới các mặt trăng có thể tồn tại sự sống của hành tinh này.

Hậu quả thứ hai khiến các nhà khoa học lo ngại hơn, đó là việc va chạm với rác thải làm hệ thống vệ tinh bị phá hủy. Rác vũ trụ không cháy hết trong khí quyển hay rơi trở lại Trái đất sẽ mắc kẹt trong không gian và vẫn bay quanh Trái đất. Không gian để vệ tinh được phóng lên và hoạt động có giới hạn nhất định. Khi rác thải vũ trụ chiếm quá nhiều chỗ, các vệ tinh có thể đâm vào chúng.

Năm 2009, vụ va chạm đầu tiên xảy ra giữa vệ tinh Iridium 33 của Mỹ và vệ tinh Cosmos 2251 không còn hoạt động của Nga. Sau cú đâm, Iridium hư hại nặng và lập tức ngừng hoạt động. Nghiêm trọng hơn, vụ va chạm tiếp tục tạo ra hơn 1.800 mảnh vụn rác trên vũ trụ, theo thống kê của Mạng lưới Giám sát Không gian Mỹ.

Nhiều nỗ lực giải quyết bài toán “rác không gian”

Cách tốt nhất hiện nay để giảm tốc độ gia tăng lượng rác ngoài không gian là hạn chế thải rác. Tập đoàn tên lửa SpaceX của Mỹ đang thực hiện điều này bằng cách dùng loại tên lửa có thể tái sử dụng và tự quay trở lại Trái đất.

Bên cạnh đó, mới đây nhất, Cơ quan Vũ trụ Nga (Roscosmos) cũng đã phát minh ra một vệ tinh có khả năng tự hủy khi kết thúc vòng đời. Cụ thể, chất liệu sử dụng cho vệ tinh có thể bốc hơi khi vệ tinh không còn hữu dụng. Bằng sáng chế được nộp cho Cơ quan Sở hữu trí tuệ (Rospatent) cho thấy vệ tinh được làm từ các chất liệu có khả năng chuyển đổi trực tiếp từ thể rắn sang thể khí mà không biến thành chất lỏng. Cấu tạo thông minh này có thể cho phép các vệ tinh tự phân hủy ngay khi nhận một tín hiệu từ Trái đất.

Một số rác thải vũ trụ cũng sẽ được hút về khí quyển Trái đất nhờ chu kỳ Mặt trời. Theo đó, cứ 11 năm, hiện tượng từ trường mặt trời đảo cực lại xảy ra một lần. Khí quyển Trái đất chịu ảnh hưởng bởi hiện tượng này, mở rộng, co rút và có thể kéo rác thải vũ trụ về. Đó là một dạng cơ chế tự làm sạch.

Điều này không có nghĩa là số rác đó sẽ hoàn toàn biến mất. Một số phân rã thành các hạt nhỏ ở bầu khí quyển trên cao, số khác sẽ rơi xuống Trái đất. Tuy vậy, điều này cũng giúp đẩy lùi nguy cơ rác thải vũ trụ đâm vào các vệ tinh mới.

Năm 2016, Trung Quốc cũng gửi vệ tinh thử nghiệm có tên Aolong-1 vào vũ trụ để gom rác bằng cánh tay robot, còn hãng vệ tinh tư nhân Astroscale (Singapore) cũng thiết kế các vệ tinh có khả năng phát hiện rác vũ trụ và dùng nam châm để “gom rác”, dự kiến sẽ chạy thử vào cuối năm 2019.

Song song với dọn dẹp, tăng cường khả năng phát hiện và giám sát các vật thể trong vũ trụ cũng có vai trò quan trọng không kém. Bộ tư lệnh Không quân Vũ trụ Hoa Kỳ dự kiến sẽ sớm kích hoạt radar Hàng rào không gian (Space Fence), có khả năng giám sát và phân loại 200.000 vật thể với kích thước chỉ 10 cm trong vũ trụ.

Đầu năm 2017, Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) phóng thành công tàu vũ trụ Kounotori 6 lên trạm ISS, dự định sẽ tiến hành thí nghiệm có thể “kéo” rác vũ trụ ra khỏi quỹ đạo của Trái đất bằng cách “trùm” các đoạn cáp có nam châm lên chúng, song đã không thành công vì lỗi kỹ thuật.

Còn vào năm 2018, truyền thông quốc tế rầm rộ đưa tin về kế hoạch dùng tia laser để bắn các mẩu rác vũ trụ của các nhà nghiên cứu Đại học Kỹ thuật không quân Trung Quốc. Nhóm nghiên cứu công bố một mô hình giả lập và cho rằng tia laser là công cụ hữu hiệu để bắn vào các vật thể trong vũ trụ để biến chúng thành những mảnh nhỏ và ít gây hại hơn.

Các nhà khoa học này lập luận do khoảng cách từ mặt đất đến khí quyển là quá lớn nên việc đặt “trạm bắn laser” trên Trái đất không khả thi bằng phương án đưa nó ra không gian dưới dạng tàu vũ trụ cỡ nhỏ.

Trước đó, vào năm 2015, nhà nghiên cứu người Australia có tên Manuel Schmitz và cộng sự đã công bố ý tưởng tương tự trên tạp chí Acta Astronautica và giải thích rõ tia laser không phá hủy các mảnh rác vũ trụ như cách báo chí ngày nay mô tả, mà nó chỉ “truyền năng lượng vào các mảnh rác lớn để chúng tự rơi khỏi quỹ đạo và bị đốt cháy ở tầng khí quyển, hoặc chệch ra khỏi đường bay của các tàu vũ trụ (để tránh va chạm)”.