Cuộc đua không gian mới có thể biến khí quyển của chúng ta thành 'lò thiêu cho vệ tinh'

(KHÔNG NGẠN- The Conversation) Khi chúng ta nhìn lên bầu trời đêm và thấy vệ tinh lướt qua, có thể chúng ta không nghĩ đến biến đổi khí hậu hay tầng ozone.

Vũ trụ có thể cảm giác như tách biệt khỏi các hệ thống môi trường duy trì sự sống trên Trái đất. Nhưng ngày càng nhiều, cách chúng ta xây dựng, phóng và xử lý vệ tinh bắt đầu thay đổi điều đó.

Trong vài năm qua, số lượng vụ phóng vệ tinh đã tăng vọt. Hiện có gần 15.000 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo quanh Trái đất, phần lớn trong các “siêu quần thể” trong đó mỗi vệ tinh chỉ có tuổi thọ vài năm.

Vệ tinh mới phải được phóng nhanh chóng để thay thế. Để tránh để lại các vệ tinh cũ, chết trong các quỹ đạo thấp đã đông đúc của Trái đất, hầu hết các nhà vận hành vệ tinh cố ý đưa chúng xuống tầng khí quyển trên của Trái đất để phân hủy.

Tại đây, chúng cháy hoặc vỡ thành các mảnh nhỏ hơn: quá trình gọi là “phân hủy”. Thực tế, vệ tinh đã trở thành một phần của văn hóa dùng một lần.

Cách tiếp cận này hiện đang được áp dụng trên quy mô lớn hơn nhiều. Chúng ta lo ngại về tác động đối với khí hậu và khí quyển của Trái đất.

Một rủi ro tiềm ẩn cho khí hậu và tầng ozone của chúng ta

Tháng trước, SpaceX đã nộp đơn xin phép Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC) để phóng thêm một triệu vệ tinh nữa cho các “trung tâm dữ liệu AI” chưa được kiểm thử.

Số lượng khổng lồ này không phải là vấn đề duy nhất. Các vệ tinh Starlink V2 “mini” của SpaceX nặng khoảng 800 kg – tương đương với trọng lượng của một chiếc xe nhỏ – các phiên bản sau dự kiến sẽ đạt khoảng 1.250 kg. Các vệ tinh V3 dự kiến lớn hơn nữa, tương đương với quy mô của một máy bay Boeing 737.

Các vụ phóng tên lửa đã góp phần vào biến đổi khí hậu và suy giảm tầng ozone. Mở rộng quy mô để triển khai một triệu vệ tinh kích thước máy bay sẽ đẩy nhiệt độ tầng trên của khí quyển và mất ozone vượt xa các ước tính trước đây, với việc đốt cháy dần các vệ tinh đã chết làm tăng thêm tác động.

Điều này khi bụi vệ tinh cháy đã bắt đầu được phát hiện trong khí quyển. Năm 2023, các nhà khoa học nghiên cứu aerosols trong tầng khí quyển trên đã phát hiện kim loại từ các tàu vũ trụ tái nhập khí quyển. Gần đây, lithium đã được phát hiện từ vụ tái nhập không kiểm soát của tên lửa Falcon 9.

Đây chỉ là một phần nhỏ của những gì sẽ xảy ra nếu các siêu quần thể dự kiến được thực hiện – và SpaceX không phải là người duy nhất. Các nhà vận hành khác trên toàn thế giới đã yêu cầu tổng cộng hơn một triệu vệ tinh.

Trong khi đó, hậu quả môi trường toàn cầu vẫn còn chưa rõ ràng vì các nhà chế tạo vệ tinh hiếm khi tiết lộ thành phần của tàu vũ trụ của họ.

Các nhà khoa học giả định phần lớn là nhôm, sẽ cháy thành các hạt alumina, nhưng thành phần chính xác của các vật liệu – và kích thước của các hạt tạo ra – vẫn còn hạn chế.

Nhưng chúng ta biết rằng các hạt nhỏ nhất, mịn hơn sợi tóc người, có thể tồn tại trong khí quyển nhiều năm, góp phần vào suy giảm ozone và biến đổi khí hậu.

Dựa trên giả định tương tự như một nghiên cứu trước đó, chúng tôi ước tính rằng một triệu vệ tinh có thể làm tích tụ một teragram (một tỷ kg) alumina trong tầng khí quyển trên – đủ, cùng với khí thải từ việc phóng, để thay đổi đáng kể hóa học và nhiệt độ của khí quyển theo những cách chưa thể hiểu rõ.

Không có quy định công khai nào bắt buộc một công ty duy nhất ở một quốc gia phải thay đổi quy mô lớn như vậy đối với khí quyển của hành tinh.

Hậu quả không chỉ giới hạn trong khí quyển. Không phải tất cả các vệ tinh tái nhập đều cháy hết; mảnh vỡ đã bắt đầu rơi xuống đất và khả năng gây thương tích từ các vụ tái nhập của siêu quần thể hiện nay khoảng 40% mỗi chu kỳ năm năm – tăng lên đối với cả người và máy bay khi số vệ tinh trong quỹ đạo tăng lên.

Trong không gian, bức tranh cũng không kém phần nghiêm trọng: Đồng hồ CRASH của Viện Không gian Ngoài Trái đất cho thấy một vụ va chạm sẽ xảy ra trong vòng 3,8 ngày nếu các vệ tinh không tránh khỏi nhau.

Nhiều chuyên gia đồng ý rằng chúng ta đang ở giai đoạn đầu của Hiện tượng Kessler: một chuỗi phản ứng dây chuyền của các vụ va chạm làm tăng lượng rác thải không gian.

Bầu trời của chúng ta không phải là nơi chứa rác thải

Bầu trời đêm của chúng ta, đặc biệt được trân trọng ở New Zealand, là một trong những thứ hiếm hoi mà mọi người trên Trái đất vẫn còn chia sẻ.

Theo các mô phỏng do các nhà thiên văn xây dựng, các chòm sao theo quy mô do SpaceX đề xuất sẽ làm đầy bầu trời với hàng nghìn vệ tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường ở bất cứ đâu trên Trái đất. Cuối cùng, có thể sẽ có nhiều vệ tinh nhìn thấy hơn các vì sao có thể nhìn thấy.

Đối với các nhà khoa học, việc quan sát sự chết của các vì sao và tìm kiếm các hành tinh mới sẽ trở nên khó khăn hơn nhiều. Việc ngắm sao, du lịch thiên văn và thiên văn văn hóa cũng sẽ bị gián đoạn trên toàn thế giới.

Tất cả những điều này có nghĩa là quyết định của FCC về đề xuất của SpaceX, hiện đang mở cho các ý kiến công khai, có thể ảnh hưởng đến tất cả mọi người – dù qua những thay đổi trong khí quyển, nguy cơ va chạm ngày càng tăng trong quỹ đạo hoặc mất đi bầu trời đêm nguyên sơ.

Một giải pháp đang được thảo luận là xử lý các vệ tinh chết trong các quỹ đạo xa khỏi Trái đất. Nhưng điều này đòi hỏi nhiều nhiên liệu hơn cho mỗi vệ tinh để thoát khỏi trọng lực của Trái đất, làm tăng cả trọng tải và tác động môi trường của các vụ phóng tên lửa. Một số mảnh vỡ vẫn sẽ quay trở lại Trái đất.

Với SpaceX và các công ty khác dự định mở rộng nhanh chóng, cần có quy định toàn cầu: trong một hệ thống không giới hạn, quy định một công ty chỉ chuyển vấn đề sang nơi khác. Là nhà vận hành lớn nhất, SpaceX có khả năng dẫn đầu trong việc tìm ra giải pháp bền vững về môi trường, giống như Du Pont đã làm trong việc loại bỏ CFC vào những năm 1980.

Bước đầu tiên là xác định khả năng chịu tải khí quyển an toàn cho các vụ phóng và tái nhập vệ tinh. Các đánh giá môi trường cần bao gồm toàn bộ vòng đời, bao gồm tác động đến khí quyển, và giải quyết cả an toàn quỹ đạo lẫn tác động đến thiên văn học văn hóa và nghiên cứu.

Dù quy định cuối cùng ra sao, việc sử dụng khí quyển như một lò thiêu cho vệ tinh ở quy mô này không thể là giải pháp.