Trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã thải ra môi trường những vệ tinh và mảnh vỡ tên lửa đã ngừng hoạt động, khiến không gian vũ trụ ngập tràn những vật thể này. Giờ đây, những mảnh vỡ không gian này đang tạo ra mối đe dọa ngày càng lớn đối với các vệ tinh và tàu vũ trụ mà chúng ta phụ thuộc vào. Nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng một số mảnh vỡ này có thể được biến thành nguồn tài nguyên quý giá.
Theo tiêu chuẩn Cơ quan Vũ trụ châu ÂuHiện có hơn 2.700 vệ tinh đã ngừng hoạt động đang quay quanh Trái đất, cùng với khoảng 54.000 vật thể lớn hơn quả bóng golf và ước tính 140 triệu mảnh nhỏ hơn một vệt sơn.
Trong những năm qua, nhiều giải pháp đã được đề xuất – từ các quy định mới nhằm hạn chế rác thải vũ trụ đến các công nghệ được thiết kế để loại bỏ chúng. Tuy nhiên, hai sáng kiến nghiên cứu do EU tài trợ đang áp dụng một cách tiếp cận khác như một phần của nỗ lực của Hội đồng Đổi mới Châu Âu (EIC) nhằm giải quyết vấn đề rác thải vũ trụ.
Thông qua việc hỗ trợ các nghiên cứu rủi ro cao, EIC đang giúp các nhà khoa học thử nghiệm những phương pháp hoàn toàn mới để xử lý rác thải vũ trụ, bao gồm việc tháo dỡ và tái chế các vệ tinh cũ trong không gian và "phóng" các mảnh vỡ nhỏ hơn trở lại bầu khí quyển Trái đất, nơi chúng sẽ bốc cháy và phân rã.
Trục vớt xác tàu
Một nhóm các công ty và trường đại học từ Anh, Tây Ban Nha, Estonia và Thụy Điển đang nghiên cứu xem liệu các vệ tinh cũ có thể được tháo rời và tái sử dụng trực tiếp trong không gian hay không. Công trình nghiên cứu của họ, được gọi là DEXTER, đã được khởi động vào năm 2025 và do Leonard Felicetti, phó giáo sư kỹ thuật vũ trụ tại Đại học Cranfield ở Anh, dẫn đầu.
“Chúng ta đang làm chật chội không gian bằng những vật dụng mới,” Felicetti nói. “Điều chúng ta muốn làm là cố gắng tái sử dụng những vật liệu đã có sẵn.”
Các vệ tinh được chế tạo từ những vật liệu quý giá như nhôm. Trong khi một số vệ tinh cuối cùng rơi trở lại Trái đất và bốc cháy, những vệ tinh khác vẫn tồn tại trên quỹ đạo trong nhiều thập kỷ hoặc thậm chí nhiều thế kỷ. Mục đích là thu hồi những vật liệu đó trước khi chúng trở thành mối nguy hiểm lâu dài.
"
Rác thải vũ trụ là một vấn đề vì nó có thể va chạm với các vệ tinh khác.
Nhóm DEXTER đang giải quyết hai thách thức chính: làm thế nào để tháo dỡ vệ tinh trên quỹ đạo một cách an toàn và làm thế nào để tái sử dụng vật liệu của chúng một cách có ý nghĩa.
Một lựa chọn là tái sử dụng kim loại để xây dựng các cấu trúc mới trong không gian, chẳng hạn như khung cứng có thể hỗ trợ hoặc mở rộng vệ tinh. Một ý tưởng tham vọng hơn là biến vật liệu đó thành nhiên liệu.
Để thực hiện điều đó, trước tiên cần phải thu hồi và tháo dỡ các vệ tinh cũ. Các nhà nghiên cứu đang phát triển các công cụ có thể giúp việc này trở nên khả thi, bao gồm cánh tay robot để thu gom mảnh vỡ và tia laser có khả năng cắt xuyên kim loại trong điều kiện giống như ngoài không gian. Các thử nghiệm ban đầu đã được tiến hành trong phòng thí nghiệm.
Việc biến phế liệu kim loại thành nhiên liệu phức tạp hơn. Một ý tưởng đang được đối tác dự án Magdrive ở Anh nghiên cứu là liệu nhôm có thể được chuyển đổi thành plasma và sử dụng trong động cơ đẩy ion – một loại động cơ đẩy tàu vũ trụ bằng các hạt mang điện tích.
“Đây không phải là nhiên liệu hóa học truyền thống,” Felicetti nói. “Nhưng nó có thể mang đến một cách thức mới để cung cấp năng lượng cho vệ tinh bằng cách sử dụng các vật liệu đã có sẵn trên quỹ đạo.”
Việc lưu trữ hoặc chia sẻ loại nhiên liệu này như thế nào vẫn còn là một câu hỏi bỏ ngỏ. Một khả năng là tạo ra các kho tiếp nhiên liệu trong không gian, nơi tàu vũ trụ có thể cập bến và tiếp nhận nhiên liệu được sản xuất từ các mảnh vỡ tái chế.
Hiện tại, trọng tâm là chứng minh tính khả thi của ý tưởng. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ trình diễn các công nghệ chủ chốt trên quỹ đạo trong vài năm tới.
Đẩy mảnh vỡ trở lại
Trong khi một số nhà nghiên cứu đang tìm cách tái sử dụng các mảnh vỡ, những người khác lại tập trung vào việc loại bỏ chúng hoàn toàn, đặc biệt là các mảnh nhỏ khó theo dõi và nguy hiểm nhất.
Một số công ty đã thử nghiệm các tàu vũ trụ có khả năng bám vào các mảnh vỡ lớn và kéo chúng trở lại bầu khí quyển. Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả đối với các mảnh vỡ nhỏ, vốn nhiều hơn rất nhiều.
"
Bạn cần hành động nhanh chóng để dọn dẹp các mảnh vụn trước khi chúng lan rộng.
Dẫn đầu bởi công ty khởi nghiệp OSMOS X của Pháp, các nhà nghiên cứu từ Pháp, Đức, Luxembourg và Tây Ban Nha đang hợp tác trong một sáng kiến được EU tài trợ có tên là ALBATOR. Nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm xem liệu các mảnh vụn nhỏ hơn của rác thải có thể được đẩy ra khỏi quỹ đạo bằng cách sử dụng một luồng các hạt tích điện hay không.
Giám đốc điều hành OSMOS X, Matthieu Cavellier, gọi nó là "máy thổi ion" - một thiết bị được gắn trên tàu vũ trụ có chức năng đẩy các mảnh vụn trở lại bầu khí quyển Trái đất, nơi chúng sẽ bốc cháy.
Mục tiêu là nhắm vào các mảnh vỡ có kích thước nhỏ đến từng milimét, bao gồm cả các mảnh vỡ còn sót lại sau vụ va chạm vệ tinh. Mặc dù nhỏ, chúng có thể gây ra những vấn đề lớn.
“Hãy tưởng tượng hai vệ tinh va chạm,” Cavellier nói. “Bạn cần hành động nhanh chóng để dọn dẹp mảnh vỡ trước khi chúng lan rộng.” Thời gian rất quan trọng vì mỗi vụ va chạm có thể tạo ra mảnh vỡ mới, gây ra các vụ va chạm tiếp theo, một chuỗi phản ứng dây chuyền được gọi là hội chứng Kessler.
Giữ không gian thoáng đãng
Nhóm ALBATOR hình dung ra một hạm đội tàu vũ trụ có thể được triển khai khi cần thiết, bay vào các đám mây mảnh vụn và dọn sạch chúng bằng cách sử dụng các xung ngắn từ chùm tia ion.
Công nghệ này vẫn đang được thử nghiệm, với kế hoạch tiến hành các thí nghiệm trong buồng chân không ở Đức vào năm 2027, trước thềm một sứ mệnh không gian trong tương lai.
Không gian đang ngày càng trở thành một phần thiết yếu và quan trọng của cuộc sống hiện đại, và những rủi ro do mảnh vỡ gây ra cũng ngày càng gia tăng. Lợi ích trước mắt nhất của cả hai dự án là giữ cho quỹ đạo Trái đất có thể sử dụng được và mở cửa cho các thế hệ tương lai.
Đối với Felicetti, mục tiêu không chỉ là loại bỏ mối nguy hiểm, mà còn là suy nghĩ lại về cách chúng ta sử dụng không gian nói chung.
“Rác thải vũ trụ là một vấn đề vì nó có thể va chạm với các vệ tinh khác,” ông nói. “Mục tiêu của chúng tôi là biến nhược điểm này thành cơ hội.”
Nghiên cứu trong bài viết này được tài trợ bởi Chương trình Horizon của EU. Quan điểm của những người được phỏng vấn không nhất thiết phản ánh quan điểm của Ủy ban Châu Âu. Nếu bạn thấy bài viết này hữu ích, vui lòng chia sẻ trên mạng xã hội.
