Kỳ công dọn rác không gian

Mối đe dọa tiềm tàng

Theo một số thống kê, có 128 triệu mảnh vỡ nhỏ dưới 1cm với vận tốc bay đến 28.000km/giờ, có thể gây nhiều thiệt hại nếu va chạm với một vệ tinh, nhưng ít khả năng phá vỡ hoàn toàn một vệ tinh. Tuy nhiên, khoảng 900.000 mảnh vỡ kích thước 1-10cm lại có thể phá hỏng các vệ tinh. Ngoài ra, còn hơn 34.000 vật thể trên 10cm, trong đó có 28.210 mảnh vỡ được theo dõi liên tục để các vệ tinh và Trạm không gian quốc tế (ISS) có thể tránh. Tháng 9-2020, ISS đã phải đổi vị trí lần thứ 3 trong năm để tránh va chạm với một mảnh vỡ lơ lửng trong không gian.

Năm 2020, trên quỹ đạo Trái đất tầm thấp còn có ít nhất 1.200 vệ tinh thương mại, khoảng 200 vệ tinh quân sự, vài chục vệ tinh dân sự và khoa học… Vệ tinh Envisat dài 26m được châu Âu phóng để quan sát Trái đất hiện không còn hoạt động sau một vụ va chạm với các mảnh vỡ năm 2012, nhưng vẫn lơ lửng ở độ cao 768km, ngoài tầm kiểm soát. Tất cả những mảnh vỡ bay tự do này là mối đe dọa cho các vệ tinh đang hoạt động vì nguy cơ va chạm. Bà Luisa Innocenti, phụ trách chương trình ClearSpace của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), giải thích: “Cần phải hiểu dù là một mảnh vỡ nhỏ, nhưng tốc độ của chúng trong không gian có thể phá vỡ một vệ tinh đang hoạt động và vụ nổ này sẽ lại gây ra một đám mảnh vụn mới. Cho nên tất cả các mảnh vỡ đều là những mối đe dọa tiềm tàng”. 

Từ dùng nam châm, xúc tu… 

Hàng năm, khoảng 200 chuyên gia tập hợp tại Trung tâm Công nghệ không gian châu Âu, có trụ sở ở Hà Lan, để tìm ra những giải pháp dọn rác không gian. Từ năm 2018, đã có nhiều dự án thu gom rác không gian được nghiên cứu.

Xe thu gom rác được một công ty khởi nghiệp của Thụy Sĩ (bắt nguồn từ Trường Bách khoa Lausane rất nổi tiếng trong lĩnh vực người máy) nghiên cứu và sản xuất. Dự án trị giá 86 triệu EUR được ký vào cuối tháng 11-2020 với ESA nhằm phá hủy một mảnh vỡ từ tên lửa Vega của châu Âu. Mảnh vỡ được gọi là Vespa, nặng khoảng 100kg và bay tự do ở độ cao 600km từ năm 2013. Vespa trở thành “mục tiêu thích hợp đầu tiên” vì theo giải thích của ESA, Vespa có kích thước tương đương một vệ tinh nhỏ, hình dạng đơn giản và cấu trúc chắc chắn. Xe gom rác cũng có kích thước tương đương một vệ tinh, gồm 4 cánh tay và 4 xúc tu. Bà Innocenti cho biết, với 4 xúc tu, xe gom rác sẽ vây các mảnh vỡ trước khi chạm vào chúng vì với các vật trôi trong không gian, nếu chạm vào chúng sẽ bị vuột mất. Điểm quan trọng là phải vây được mảnh vỡ, sau đó khép các xúc tu lại. Cuối cùng cả hai tự phá hủy, bốc cháy khi rơi vào bầu khí quyển. Theo kế hoạch, xe gom rác này được phóng lên không gian vào năm 2025.

Ngoài xe gom rác không gian của ESA, công ty khởi nghiệp Nhật Bản có tên Astroscale (thành lập năm 2013) cũng nghiên cứu về phương pháp này. Điểm khác biệt là họ phát triển hệ thống nam châm để hút các mảnh vỡ và mang về tiêu hủy trong bầu khí quyển. Công ty này đã phóng một máy thăm dò tên Elsa, gồm 1 vệ tinh nặng 180kg (gọi là “thợ săn”) và 1 bộ phận nặng 16kg (đóng vai “con mồi”, là một mảnh vỡ cần bắt trong không gian). Hiện tại, vệ tinh này vẫn luyện tập hàng loạt thao tác với độ phức tạp tăng dần. Lúc này, “thợ săn” sẽ thả “con mồi” rồi lại dùng nam châm bắt lại. Sau đó, cả hai sẽ dính vào nhau, bay khỏi quỹ đạo và cháy trong bầu khí quyển. Công ty Astroscale hy vọng sẽ cải tiến được khả năng “săn mồi” để trong từng nhiệm vụ có thể bắt, phá hủy được nhiều vệ tinh không còn sử dụng; đẩy rác về phía bầu khí quyển rồi đi tìm mục tiêu mới. 

… đến tung lưới, phóng lao

Các nhà khoa học cũng đang thử nghiệm phương pháp tung lưới như ngư dân. Xe dọn rác bay gần đến một mảnh vỡ và tung lưới bủa vây mảnh vỡ đó. Đây là một trong những phương pháp được Cơ quan Airbus Defense & Space (DS) cùng các đối tác thử nghiệm trong khuôn khổ dự án vệ tinh đa chức năng Removedebris. Được phóng tháng 6-2018, vệ tinh này đã tung lưới bắt được các mảnh vỡ đường kính khoảng 5m. Đầu năm 2019, vệ tinh chuyển sang phóng lao (kiểu như câu cá voi) vào một mảnh vỡ rồi kéo về bầu khí quyển phá hủy. Vệ tinh này còn chứng tỏ được khả năng bay và nhắm mục tiêu trong khi chỉ di chuyển với tốc độ 10km/giờ trên quỹ đạo.  

Một dự án khác là dùng cánh tay người máy gắp rác (như trò chơi gắp thú) và đưa chúng về bầu khí quyển. Jesus Gil Fernandez, kỹ sư của ESA, giải thích với trang Euronews: “Chúng tôi sử dụng một máy quay, lắp trên cánh tay của một robot nhỏ để tái hiện di chuyển của vệ tinh mà chúng tôi muốn bắt, muốn đưa ra khỏi quỹ đạo. Khi đã chắc chắn có thể vận động theo nhịp của vật thể này mà không cần chạm đến nó, chúng tôi có thể triển khai cánh tay người máy bắt vòng phóng của vệ tinh cũ. Tiếp theo, chúng tôi sẽ kẹp chặt vệ tinh đó, đưa nó về Trái đất để hủy khi đi vào bầu khí quyển hoặc khi nó đến phía Nam của Thái Bình Dương”.  Một chuyên gia so sánh biện pháp này như “cố chụp một chiếc ô tô đang chạy trên đường cao tốc”. Còn đối với các mẩu rác quá nhỏ, có thể dùng súng laser để bắn.