Vệ tinh làm từ gỗ liệu có giảm bớt rác vũ trụ?

Các nhà khoa học Nhật và Mỹ đang chuẩn bị phóng vệ tinh nhân tạo bằng gỗ đầu tiên trên thế giới vào mùa hè năm sau. Đây là lựa chọn thân thiện môi trường thay cho các vệ tinh bằng nhôm hiện đang bay vòng quanh Trái đất. Với số lượng vệ tinh dự kiến sẽ tăng mạnh trong những năm tiếp theo – và hơn 100 nghìn tỷ mảnh vỡ của vệ tinh cũ không còn theo dõi được đã ở trên quỹ đạo – các nhà nghiên cứu lo ngại rằng các mảnh vỡ đó sẽ sớm gây ra vấn đề cho hành tinh của chúng ta và những công trình nhân tạo trong vũ trụ.

Năm 2020, một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã khởi động Dự án gỗ không gian LignoStella để thử nghiệm độ bền của ba loại gỗ khác nhau trong không gian: bạch dương Erman, anh đào Nhật Bản và mộc lan bovate. Họ đưa các mẫu vào những bài kiểm tra tiếp xúc trong hơn 290 ngày trên Trạm Vũ trụ Quốc tế ISS trước khi để chúng quay lại Trái đất vào đầu năm nay. Phân tích của nhóm phát hiện mặc dù phải trải qua những điều kiện khắc nghiệt trên không gian, các mẫu gỗ không có những thay đổi đo được về khối lượng và không thể hiện dấu hiệu phân rã hay phá hủy.

Nhà nghiên cứu Koji Murata tại Đại học Kyoto cho biết: “Khi sử dụng gỗ trên Trái đất, ta sẽ gặp vấn đề là nó có thể cháy, mục rữa và biến dạng, nhưng trên vũ trụ thì những vấn đề như thế không tồn tại: không có oxy trong vũ trụ nên gỗ không cháy, không có sinh vật sống kí sinh trên gỗ, nên gỗ không mục rữa”.

Dựa trên các thử nghiệm đã làm, nhóm xác định rằng gỗ mộc lan, hay “Hoonoki” trong tiếng Nhật, nhiều khả năng sẽ là vật liệu tốt nhất để làm vệ tinh dựa trên các tính chất của nó: “có khả năng tạo tác, độ ổn định về kích thước và độ bền tổng thể”.

Các vệ tinh bằng gỗ có một số ưu điểm so với vệ tinh bằng kim loại truyền thống. Không như kim loại, gỗ cháy hoàn toàn khi quay trở lại bầu khí quyển của Trái đất, và nó không thải ra các chất có hại hay vỡ thành mảnh vụn trong quá trình này. Một nghiên cứu mới đây từ Cơ quan Khí quyển Đại dương Quốc gia phát hiện nhôm và các kim loại hỗn hợp từ tên lửa và vệ tinh tồn tại trong khoảng 10% các hạt sol khí trong tầng bình lưu. Con số này có thể tăng lên khoảng 50%, tùy vào số lượng vệ tinh được phóng lên quỹ đạo thấp của Trái đất. Các nhà nghiên cứu đã cảnh báo rằng những hạt này có thể phá hủy tầng ozone của Trái đất.

Tới tháng Chín vừa qua, khoảng 10.590 vệ tinh đã bay quanh quỹ đạo Trái đất, khoảng 8.800 vệ tinh trong số đó vẫn đang hoạt động. Tổng cộng, khối lượng của tất cả vật thể vũ trụ trong quỹ đạo của Trái đất lên tới hơn 11.000 tấn. Và con số đó dự kiến sẽ tăng lên – ước tính trung bình khoảng 2.500 vệ tinh sẽ được phóng lên mỗi năm trong khoảng thời gian từ giờ tới năm 2031.

Những vệ tinh không còn hoạt động có thể gây ra nguy cơ lớn cho những vệ tinh vẫn đang hoạt động hoặc tàu vũ trụ. Trong quỹ đạo Trái đất thấp, tốc độ va chạm của mảnh vỡ trong quỹ đạo có thể lên tới gần 15m/s – nhanh gấp 10 lần tốc độ đạn được bắn ra.

Gỗ cũng cho thấy đây là lựa chọn vật liệu làm vệ tinh hữu ích, bởi vì các sóng điện từ có thể đi xuyên qua nó, đồng nghĩa với việc các bộ phận như ăng-ten có thể nằm bên trong phần thân của vệ tinh, thay vì nhô ra ngoài, giúp đơn giản hóa thiết kế.

NASA và JAXA có thể sẽ phóng vệ tinh LignoSat chung vào mùa hè năm 2024. Các nhà nghiên cứu sẽ theo dõi vệ tinh này trong ít nhất sáu tháng để xem nó hoạt động thế nào.