Ảnh minh họa

Ngay từ đầu của kỷ nguyên không gian, ở vùng gần trái đất, không ít các mảnh vỡ đã tích tụ lại, bay với tốc độ cao gần các vệ tinh. Nếu ở vùng ngay gần bầu khí quyển, các mảnh vỡ này sớm hay muộn sẽ bị hãm lại, rơi xuống và bốc cháy trong bầu khí quyển. Còn các mảnh vỡ nằm trên các quỹ đạo địa tĩnh, chúng có thể bay mãi mãi. Việc va chạm với một mảnh nhỏ cao su hoặc kim loại với tốc độ lên đến hàng km/giây có thể dẫn đến việc các thiết bị không gian sẽ bị phá hủy hoặc hư hỏng nặng.

Vào năm 1983, một hạt sơn đã để lại một vết lõm trên thân tàu con thoi “Challenger” của Mỹ sau khi va chạm với nó. Năm 2006, các mảnh vỡ từ vũ trụ đã phá hỏng hệ thống điều chỉnh nhiệt của vệ tinh “Express AM11” của Nga. Cũng từ một vật thể lạ khác có kích thước khoảng 1mm đã làm hỏng Ăng ten của kính viễn vọng “Hubble”. Hằng năm, Trạm vũ trụ quốc tế bình quân phải thay đổi quỹ đạo 5 lần để tránh các cú va chạm với rác thải từ vũ trụ.

Hiện nay, ở các quỹ đạo tầm thấp gần Trái đất, có tới hàng triệu mảnh vỡ vũ trụ nhân tạo. Khối lượng tổng thể của chúng vào khoảng 8 nghìn tấn. Khối lượng này tương đương khoảng 5% khối lượng của toàn bộ các thiết bị vũ trụ hiện nay bên ngoài không gian. Trong số đó có khoảng 18 nghìn các mảnh vỡ là của Mỹ.

Ngoài ra, các nhà khoa học cũng lo ngại về việc các mảnh vỡ kết hợp lại, làm cho tỉ lệ giữa kích thước của chúng lớn hơn nhiều so với khối lượng của chúng. Khi đó, chúng có thể thay đổi quỹ đạo đột ngột và không thể lường trước được. Và cũng rất nguy hiểm khi hàng năm vẫn có những vụ các mảnh vỡ từ rác thải vũ trụ rơi xuống Trái đất. Mặc dù đã có những tính toán về quỹ đạo để chúng rơi xuống những vùng đất trống, tuy nhiên xác suất mất an toàn vẫn có.

Phần lớn rác thải vũ trụ này sinh ra do các thiết bị không gian bị phá hủy hoặc va chạm với nhau. Ngoài ra còn do quá trình tu sửa định kỳ cũng thải ra vũ trụ không ít rác thải, hoặc các tên lửa đẩy sau khi hoàn thành nhiệm vụ và bị giữ loại ngoài không gian, các vệ tinh ngưng hoạt động, hay các phần của thiết bị vũ trụ sau khi phóng,…

Những ý tưởng của các nhà khoa học

Hiện nay xác suất va chạm với các mảnh vỡ vũ trụ chưa cao, tuy nhiên sớm hay muộn cũng cần phải dọn dẹp chúng trên các quỹ đạo.

Các thiết bị ngoài không gian đến thời điểm này vẫn chỉ được bảo vệ một cách thụ động bằng cách tạo lớp bỏ bọc chắc chắn, hay thay đổi quỹ đạo để tránh va chạm. Còn các phương pháp để loại bỏ rác thải từ vũ trụ đến nay vẫn chưa có.

Nicholas Johnson, người giám sát vấn đề này tại NASA đã đề ra một ý tưởng, đó là phóng lên vũ trụ quả bóng khổng lồ - NERF, có đường kính khoảng 1,8km được bơm đầy Aerogel (Một vật liệu siêu nhẹ và xốp, được tổng hợp bằng cách thay thế chất lỏng trong gel bằng chất khí).

Khi đó các mảnh vỡ nhỏ sẽ rơi vào các lỗ xốp, bị hãm tốc độ trong đó và kết quả chúng sẽ bị đốt cháy trong bầu khí quyển. Nhưng vấn đề ở chỗ, bản thân quả bóng sẽ nhanh chóng rơi ra khỏi quỹ đạo và bốc cháy. Ngoài ra do kích thước lớn nên sẽ khó tránh khỏi việc nó va chạm với các thiết bị không gian.

Kỹ sư người Pháp Jonathan Missel cũng đã phát triển vệ tinh Sling-Sat với “Chổi quét xoay” TAMU-Space Weeper. Thiết bị này sẽ tự quay như một con quay, và thả các mảnh vỡ hướng về phía bầu khí quyển. Còn bản thân nó sẽ di chuyển hướng về các mảnh vỡ khác. Phương án này sẽ giải quyết được vấn đề về năng lượng lớn tiêu hao cho những Robot-“Người dọn rác” ngoài quỹ đạo.

Các nhà khoa học Nhật bản lại nghĩ ra một dự án về “Lưới điện – cơ” để dọn rác thải vũ trụ. Các mảnh vỡ sau khi rời khỏi các thiết bị không gian sẽ rơi vào các lưới này . Khi thả lưới, chúng sẽ được gắn một Catốt với dây dẫn. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ tự bung ra, và nhờ vào từ trường từ Trái đất, trong chúng sẽ xuất hiện dòng điện và lực Loren kéo chúng về bầu khí quyển đến khi bốc cháy.

Ngoài ra còn có các ý tưởng đốt cháy các mảnh rác vũ trụ bằng tia Lazer, hay bằng súng điện từ đặt trên Trái đất.

Nhưng theo Oleg Palashov, đến từ Viện Vật lý ứng dụng – Viện hàn lâm khoa học Nga thì tốt hơn hết là nên đặt các thiết bị này ở trên các quỹ đạo, gần nhất có thể đến nơi có rác vũ trụ, khi mà công nghệ cho phép tạo ra được những kết cấu nhỏ gọn. Lợi thế trước hết của nó là giảm khoảng cách đến mục tiêu, ngoài ra cũng tăng độ chính xác khi bắn vào mục tiêu và chúng sẽ không bị ảnh hưởng bởi khúc xạ của bầu khí quyển.

Cũng theo ông, bài toán được đơn giản hơn khi sử dụng tia Lazer có bước sóng ngắn, độ chính xác cao để giảm tiêu hao năng lượng.

Tăng cường theo dõi và cảnh báo đối với các thiết bị không gian

Hiện nay rác thải vũ trụ đang được theo dõi từ mặt đất, và các nhà khoa học đang cố gắng xác định nguy cơ gây ra nguy hiểm của chúng. Đặc biệt tập trung vào các quỹ đạo có nhiều thiết bị không gian nhất.

Theo Bộ quốc phòng Nga, họ đang tập trung theo dõi các quỹ đạo bằng 50 kính viễn vọng trong Hệ thống theo dõi không gian vũ trụ. Chúng sẽ theo sát 7 nghìn mảnh vỡ ở quỹ đạo thấp và khoảng 6 nghìn mảnh vỡ ở quỹ đạo cao. Và trong vùng quan sát của chúng cũng có khoảng 1 500 thiết bị không gian.

Tác giả: Nguyễn Diệp

Nguồn tin: Báo Giáo dục và Thời đại