Kịch bản tận thế khi không gian dày đặc vệ tinh

Với sự chấp thuận từ FCC, sẽ có 7.500 vệ tinh thế hệ mới được phóng lên quỹ đạo – nâng tổng số vệ tinh Starlink hoạt động ngoài không gian vào năm 2031 lên 15.000.

Nhà vật lý thiên văn Jonathan McDowell (Trung tâm Harvard - Smithsonian) ca ngợi FCC thận trọng khi chỉ cho phép phóng một nửa số vệ tinh SpaceX đề xuất, nhưng ông vẫn lo ngại về tác động tiềm tàng. Ông cảnh báo: “Đây là khởi đầu mà thôi. Họ có thể yêu cầu thêm nữa. Trung Quốc cũng phóng rất nhiều. Các công ty và quốc gia khác cũng phóng thêm. Chúng ta sẽ sớm vượt mốc 100.000 vệ tinh”.

Hiện nay có khoảng 40.000 vật thể không gian được theo dõi bởi tổ chức liên quan như NASA hay Cơ quan Vũ trụ châu Âu, tuy nhiên vẫn còn vô số vật thể nằm ngoài tầm kiểm soát. Số lượng vật thể tiềm ẩn rủi ro gây ra thiệt hại thảm khốc là hơn 1,2 triệu.

Theo giáo sư khoa học hành tinh Vishnu Reddy (Đại học Arizona): “Thách thức không nằm ở vật thể lớn chúng ta đang theo dõi, mà nằm ở vật thể nhỏ hơn 10 cm không được theo dõi”.

Chủ tịch FCC Brendan Car nhấn mạnh quyết định chấp thuận mở rộng Starlink là bước ngoặt hỗ trợ triển khai nhiều dịch vụ thế hệ mới, đem lại kết nối băng thông rộng trên toàn nước Mỹ. Ngoài ra ủy ban còn đồng ý để SpaceX chuyển một số vệ tinh xuống quỹ đạo thấp hơn góp phần giải quyết vấn đề độ trễ (mặc dù làm vậy khiến chúng dễ bị bão mặt trời ảnh hưởng hơn).

Ngày càng nhiều vệ tinh được phóng lên quỹ đạo thấp của Trái đất - Ảnh: Mariana Suarez / Getty Images

Không gian đông đúc

Vệ tinh càng nhiều thì nguy cơ xảy ra kịch bản tận thế tên Hội chứng Kessler càng cao: một vật thể không gian va chạm vật thể khác, tạo ra nhiều mảnh vỡ làm quỹ đạo của Trái đất bị tắc nghẽn bởi rác vũ trụ, đến mức khiến các vệ tinh không hoạt động được nữa.

Nhằm đảm bảo vệ tinh Starlink không va chạm mảnh vỡ, SpaceX yêu cầu chúng phải điều chỉnh quỹ đạo bất cứ khi nào xác suất va chạm là 3 trên 10 triệu. Đây là tiêu chuẩn mới đệ trình lên FCC vào tháng 7.2025, tiêu chuẩn cũ là 1 trên 1 triệu.

Dù đặt ngưỡng cao hơn, vệ tinh Starlink từ tháng 12.2024 đến tháng 5.2025 đã 144.404 lần điều chỉnh quỹ đạo để giảm thiểu rủi ro – tăng khoảng 20% so với khoảng thời gian 6 tháng trước đó.

144.404 lần tương đương trung bình cứ 106 giây lại điều chỉnh 1 lần, và chỉ mới tính Starlink. Ngoài không gian còn khoảng 5.000 vệ tính khác đang hoạt động không công khai số lần điều chỉnh quỹ đạo. Điều chỉnh giúp tránh va chạm, nhưng khiến đơn vị vận hành khó nắm bắt vị trí.

“Nếu mọi người di chuyển trên đường đều cố gắng tránh va chạm thì sẽ gặp tai nạn”, giáo sư Reddy ví von.

Trong bài nghiên cứu đăng trên ResearchGate gần đây, một nhóm chuyên gia Đại học Florida ước tính nếu vệ tinh không điều chỉnh hoặc mất kiểm soát nghiêm trọng, trong vòng 5 ngày rưỡi có thể xảy ra va chạm thảm khốc. Vào năm 2018 – một năm trước lúc SpaceX phóng số vệ tinh Starlink đầu tiên, thời gian này lên đến 164 ngày.

Nguy cơ tăng theo số lượng vệ tinh. Những sự kiện như vụ nổ vệ tinh Starlink hồi tháng 12 hay vụ vỡ thân tên lửa Trung Quốc năm 2024 càng làm tăng khả năng kịch bản tận thế.

7.500 vệ tinh Starlink V2 sắp được phóng lên - Ảnh: SpaceX

Ảnh hưởng đến bầu khí quyển

Tuổi thọ sử dụng của vệ tinh Starlink là 5 năm, sau đó chúng được đưa khỏi quỹ đạo vào bầu khí quyển Trái đất để bốc cháy. Số vệ tinh đầu tiên mới phóng năm 2019 nên hiện tại chưa thể thấy tác động trên quy mô lớn.

Theo ông McDowell: “Chúng ta chưa hiểu rõ phản ứng hóa học khi chúng bị loại bỏ trong quá trình tái nhập, cũng như mức độ ảnh hưởng của chúng đến bầu khí quyển”.

Dấu hiệu ban đầu không mấy khả quan. Một nghiên cứu năm 2024 do NASA tài trợ xác định một vệ tinh nặng 259 kg lúc tái nhập giải phóng khoảng 20 kg hạt nano oxit nhôm. Trong giai đoạn 2016 - 2022 lượng oxit nhôm tăng gấp 8 lần. Vệ tinh Starlink vừa được FCC chấp thuận phóng nặng khoảng 840 kg.

Giáo sư hàng không vũ trụ Joseph Wang (Trường Kỹ thuật Viterbi) - một trong số tác giả nghiên cứu - cho biết: “Chúng tôi dự báo số lượng hạt nano oxit nhôm thải ra hàng năm sẽ vượt quá 640% so với mức tự nhiên, rất đáng lo ngại”.

Nhiều mẫu được lấy bởi Cơ quan Khí tượng - Hải dương học quốc gia Mỹ (NOAA) vào năm 2023 chỉ ra khoảng 10% mảnh vụn hạt trong tầng bình lưu chứa dấu vết kim loại từ tên lửa và vệ tinh. Ước tính con số này có thể tăng lên 50% hoặc hơn dựa trên số lượng vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo thấp của Trái đất.

Bão mặt trời

Giáo sư viễn thông Sascha Meinrath (Đại học Penn State) thì lưu ý đến nguy cơ bão mặt trời ảnh hưởng đến vệ tinh quỹ đạo thấp.

Trong năm nay SpaceX sẽ hạ độ cao của 4.400 vệ tinh từ 550 km xuống 480 km, theo phó chủ tịch phụ trách kỹ thuật của công ty Michael Nicolls. Độ cao tối thiểu mà FCC cho phép di chuyển là 340 km.

Theo các chuyên gia Đại học California, tác động của bão mặt trời rất đa dạng: từ suy giảm hiệu suất mạng đến đẩy vệ tinh chệch quỹ đạo rất nguy hiểm. Bão mặt trời có thể làm sản sinh lực cản khí quyển khiến vệ tinh Starlink tự động điều chỉnh độ cao. Các thuật toán tự điều khiển được tối ưu hóa cho hoạt động bình thường có thể vô tình khuếch đại tác động của bão bằng cách kích hoạt chuỗi điều chỉnh quỹ đạo.

Không chỉ Starlink

Vệ tinh Starlink không phải thực thể duy nhất đang hoạt động. Ông McDowell cho biết Trung Quốc vừa nộp đơn lên Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) xin cấp phép cho 200.000 vệ tinh nữa.

Theo quy định ITU đề ra, Trung Quốc có 7 năm phóng số đầu tiên, tiếp theo hoàn thành mạng lưới trong 7 năm sau đó. Lực lượng Không gian Mỹ xác định hiện quốc gia châu Á này có hơn 1.300 vệ tinh đang hoạt động.

Bên cạnh Space X, Amazon cũng đang triển khai dự án Leo thiết lập mạng lưới 3.236 vệ tinh (đã phóng 200).

Cẩm Bình