Ảnh minh họa các mảnh vỡ nhân tạo trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp, Kích thước tương đối của các mảnh vỡ và Trái đất không vẽ theo tỉ lệ. (Ảnh: Cơ quan Vũ trụ châu Âu)
Các vệ tinh trên quỹ đạo xung quanh Trái đất có nguy cơ va chạm với những vật thể có xuất xứ vũ trụ, chúng là mảnh vỡ của những sứ mệnh vũ trụ hoặc sinh ra trong các va chạm vệ tinh. Nhưng nay một đội gồm các nhà nghiên cứu tại NASA tin rằng họ có thể tìm ra một giải pháp tương đối rẻ tiền để xử lí những “phế thải vũ trụ” này – chiếu một laser công suất trung bình vào vũ trụ và thúc ép bất kì vật thể nào sắp va chạm ra khỏi đường đi nguy hiểm đó.
Trái đất chúng ta bị vây quanh bởi hàng nghìn vật thể nhân tạo bị vứt bỏ, từ những tầng tên lửa đã qua sử dụng cho đến những hạt nước sơn. Ngay cả một mảnh vụn rất nhỏ cũng có sự nguy hại đối với các vệ tinh đang hoạt động vì chúng đang chuyển động ở tốc độ hàng chục nghìn km mỗi giờ. Hồi năm 2009, mối đe dọa va chạm vệ tinh đã làm đình đám trên báo chí khi một vệ tinh quá cố của Nga làm phá hủy một vệ tinh viễn thông Iridium – khiến cho số lượng mảnh vụn còn nhiều thêm.
Các mô phỏng trên máy tính cho thấy trong những quỹ đạo Trái đất tầm thấp thông dụng nhất (ở cao độ chừng 800 đến 1000 km), tốc độ những mảnh vỡ mới sinh ra qua các va chạm đã vượt quá tốc độ các mảnh vỡ rơi trở xuống Trái đất. Điều này có nghĩa là không cần phóng thêm sứ mệnh mới nào nữa thì số lượng mảnh vỡ vũ trụ vẫn cứ tiếp tục tăng thêm. Đây chính là “hội chứng Kessler” do nhà khoa học NASA Don Kessler lần đầu nhận ra vào năm 1978.
Các đề xuất phương án loại trừ các mảnh vỡ vũ trụ thường là tìm cách đưa chúng vào những quỹ đạo ngày một thấp hơn. Thí dụ như ý tưởng dùng rô bôt đẩy các vật thể xuống gần Trái đất hươn và dùng các chùm laser mặt đất truyền lực lùi lại cho vật thể bởi việc làm bay hơi vật chất bề mặt của nó. Mỗi đề xuất có thể tiêu tốn hàng chục triệu đô la để triển khai và do nguy cơ mảnh vỡ đe dọa vệ tinh vẫn là tương đối thấp, cho nên chẳng có cá nhân, tổ chức nào muốn chi tiền để thực hiện.
Nay một đội khoa học, đứng đầu là James Mason ở Trung tâm Nghiên cứu Ames thuộc NASA và Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Các trường đại học ở California, vừa đi đến một phương pháp khác. Họ không cho rằng việc đánh bật một vật thể ra khỏi quỹ đạo đòi hỏi một chùm laser có công suất hàng triệu watt. Thay vào đó, họ đề xuất sử dụng một laser vài kilowatt để làm thay đổi vận tốc của vật thể quỹ đạo vừa đủ để đưa nó ra khỏi đường đi của một vật thể thứ hai, sắp va chạm. Sự thay đổi đó dễ dàng xảy ra bởi xung lượng của các photon trong chùm laser.
Kế hoạch sẽ là liên tục loại trừ cơ hội va chạm giữa hai mảnh vỡ vũ trụ bất kì có đường kính 5cm hoặc lớn hơn, sử dụng dữ liệu radar do Mạng Giám sát Vũ trụ Mĩ cung cấp. Các vật thể trên hành trình va chạm sẽ được theo dõi bằng một kính thiên văn quang học và chùm tia laser sẽ được chiếu theo quang trình chính của kính thiên văn vào trong vũ trụ.
Sử dụng một mô phỏng trên máy tính, Mason và các đồng sự tính được nguy cơ của hơn nửa số va chạm có thể xảy ra trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp có thể giảm đi đáng kể bằng cách sử dụng một laser thương mại 5 kW gắn trên một chiếc kính thiên văn 1,5m đặt đâu đó gần hai địa cực (vì đa số các vật thể ở trong quỹ đạo gần địa cực). Có khả năng tiêu tốn không hơn nửa chục triệu đô la, tính luôn chi phí thiết bị quang thích ứng, họ cho biết phương pháp này có thể là một giải pháp thay thế rẻ hơn nhiều cho việc loại bỏ trực tiếp các mảnh vỡ vũ trụ, và họ tính được rằng tốc độ va chạm thấp hơn nhiều sẽ mang đến sự lật ngược hội chứng Kessler trong vòng vài thập kỉ.
Tuy nhiên, thành viên đội William Marshall, cũng ở Trung tâm Ames NASA và Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Các trường đại học, cho biết có một số sai số nhất định trong mô hình trên, một trong số chúng là bản chất chính xác của những vật thể trong quỹ đạo. Để chứng minh tính khả thi của kế hoạch trên sẽ đòi hỏi lắp ráp một laser thích hợp và chiếu nó qua một kính thiên văn hiện có, đồng thời cho chạy các mô hình mảnh vỡ vũ trụ để xem kế hoạch trên thật sự có thể đảo ngược hội chứng Kessler trong thời gian lâu dài hay không. Các nhà nghiên cứu cho biết sự hậu thuẫn quốc tế để triển khai kế hoạch của họ là hết sức cần thiết, vì việc chiếu những chùm laser vào trong vũ trụ thường khiến người ta lo ngại về vấn đề an toàn.
Kessler nay là một cố vấn tư về mảnh vỡ vũ trụ và ông nói về công trình nghiên cứu mới này như sau: “thật đáng khích lệ để xem xét những ý tưởng mới đó có thể ngăn cản sự tăng trưởng dân số mảnh vỡ quỹ đạo hay không”. Nhưng ông cho biết một laser công suất kilowatt chỉ có thể làm thay đổi quỹ đạo của những vật thể khá nhỏ và do đó nó sẽ không có tác dụng trong việc ngăn cản những vụ va chạm tàn khốc nhất – thí dụ như sự va chạm của hai vật thể lớn, còn nguyên vẹn. “Hệ này có thể làm giảm một số nhu cầu loại bỏ mảnh vỡ, nhưng nó không phải là một giải pháp trọn vẹn”, ông nói.
Nguồn: physicsworld.com
