Châu Âu khởi động kế hoạch dọn rác trong vũ trụ

ESA vừa hoàn tất hợp đồng thực hiện nhiệm vụ này với công ty khởi nghiệp ClearSpace của Thụy Sĩ.

Darren McKnight, chuyên gia về mảnh vỡ vũ trụ tại công ty công nghệ Centauri, hoan nghênh ESA là một trong số ít các cơ quan chịu hành động "dọn rác vũ trụ". “Nếu chúng ta không sớm bắt đầu [dọn rác vũ trụ] thì sẽ gặp rắc rối lớn,” McKnight nói.

Không gian xung quanh Trái đất ngày càng trở nên đông đúc, vì thông thường các vệ tinh vẫn ở lại trong quỹ đạo khi thời gian sử dụng của chúng kết thúc. Chúng có thể ở đó hàng trăm, thậm chí hàng nghìn năm. Các bộ phận tên lửa bị loại bỏ trong quá trình phóng tàu vũ trụ cũng là một nguồn rác vũ trụ khác.

5.500 vụ phóng trong 60 năm khám phá không gian đã để lại 23.000 vật thể có kích thước lớn hơn quả bưởi trên quỹ đạo. Ngoài ra, có hàng triệu vật thể nhỏ hơn không thể theo dõi được. Ở tốc độ mà các vệ tinh hoặc tên lửa di chuyển trong quỹ đạo thấp của Trái đất, chỉ cần va chạm với một mảnh ốc vít rác đang "đi lạc" cũng đủ để lại hậu quả thảm khốc. Nhưng các vật thể lớn mới là mối lo ngại chính vì chúng có thể va chạm và vỡ ra, tạo thành một "dòng" rác nhỏ hơn bay trong quỹ đạo. Đó là những gì đã xảy ra vào năm 2009, khi một vệ tinh liên lạc đang hoạt động va chạm với một vệ tinh quân sự đã ngừng hoạt động của Nga, tạo ra hàng nghìn mảnh vỡ lớn và rất nhiều mảnh vỡ nhỏ. Hai năm sau, Trạm Vũ trụ Quốc tế phải di chuyển để tránh các mảnh vỡ từ vụ va chạm.

ClearSpace đang bắt đầu với một nhiệm vụ dọn rác tương đối dễ dàng. Vào năm 2013, ESA đưa vệ tinh quan sát Trái đất PROBA-V vào quỹ đạo. Và bộ phận dùng để gắn vệ tinh vào tên lửa phóng rơi ra sau khi hoàn thành nhiệm vụ, vẫn đang ở trong quỹ đạo kể từ đó, ở độ cao khoảng 664 đến 800 km. Giờ đây, nó trở thành mục tiêu "dọn dẹp" của ClearSpace. Muriel Richard-Noca, kỹ sư trưởng của ClearSpace, cho biết: "Nó là một cấu trúc đơn giản, trông giống như một vệ tinh nhỏ."

Thách thức là làm sao để thiết kế một hệ thống nhận diện hình ảnh có thể nhanh chóng và tự động xác định vật thể để bộ gắp tóm được mảnh rác, Luisa Innocenti, người đứng đầu Văn phòng Không gian sạch của ESA, nói. “Chúng ta không biết nó đang di chuyển như thế nào, cách duy nhất là lên đến nơi và quan sát.” Innocenti cho biết, cô và các đồng nghiệp đã tranh cãi về kỹ thuật bắt: Bắt bằng bộ gắp thì cần đến gần vật thể, còn nếu dùng lưới thì có thể bắt vật thể từ một khoảng cách an toàn hơn - nhưng chỉ có một cơ hội phóng lưới. Theo Richard-Noca, ClearSpace đã chọn bộ gắp vì nếu cách này thất bại, tàu có thể thử lại nhiều lần. “Chúng ta có thể diễn tập trước toàn bộ quy trình. Đây là sự linh hoạt cần thiết trong nhiệm vụ đầu tiên này,” Richard-Noca nói.

ClearSpace cũng có các kế hoạch lớn hơn về sau. Giám đốc điều hành ClearSpace, Luc Piguet, cho biết: "Chúng tôi sẽ dần chuyển sang các mục tiêu lớn hơn và tham vọng hơn, cũng như các nhiệm vụ có thể nhắm cùng lúc nhiều mục tiêu [rác không gian] để giảm chi phí."

Điều này là cần thiết, Hugh Lewis, người lập mô hình các mảnh vỡ không gian tại Đại học Southampton, đồng tình. Ông chỉ ra ClearSpace-1 sẽ phải chi 100 triệu euro (trong đó 86 triệu euro từ ESA) để dọn dẹp hơn 100 kg rác không gian. Với chi phí đó, để "dọn dẹp" Envisat - một vệ tinh quan sát Trái đất của ESA, to cỡ xe buýt, nặng 8.000 kg, đã không còn hoạt động - chẳng hạn, sẽ phải mất rất nhiều tiền. Lewis nói rằng đó mới là “vật thể rủi ro nhất trên quỹ đạo”.

Tại Đại hội Du hành vũ trụ Quốc tế vào tháng 10 năm nay, McKnight đã trình bày phân tích về 50 vật thể rác không gian đáng quan tâm nhất trong quỹ đạo thấp của Trái đất dựa trên các tiêu chí khối lượng, thời gian tồn tại trong quỹ đạo dự kiến, ​​và khoảng cách giữa chúng với các vệ tinh đang hoạt động. 20 vật thể rác ưu tiên hàng đầu trong danh sách là các mảnh tên lửa của Liên Xô và Nga được phóng từ năm 1985 đến năm 2007 và ở lại trong quỹ đạo. Mỗi vật thể rác này nặng hơn con voi và to bằng chiếc xe buýt.

Các chuyên gia cho rằng, mặc dù công nghệ đang bắt đầu phát triển, nhưng vẫn thiếu ý chí chính trị trong việc dọn rác không gian. McKnight nói, "chính sách của các cơ quan vũ trụ là 'nghiên cứu, chờ đợi và hy vọng' trong khi chúng tôi muốn 'theo dõi, phân tích và hành động'." Hầu như tất cả các mảnh vỡ trong danh sách ưu tiên của McKnight đều là rác của các cơ quan không gian của các chính phủ.