Gửi bình luận
Đến năm 2030, số vệ tinh toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 60.000 và hàng nghìn tàu trong số chúng sẽ quay trở lại bầu khí quyển và bốc cháy mỗi năm. Đó là thách thức trong bảo vệ tầng ozone.
Vệ tinh nhân tạo đầu tiên trên thế giới được Liên Xô phóng vào tháng 10.1957. Chỉ ba tháng sau, Sputnik 1 hoàn thành nhiệm vụ và rời khỏi quỹ đạo. Khi Sputnik 1 lao vào tầng khí quyển trên với tốc độ đáng kinh ngạc, lực ma sát sẽ khiến nó nóng lên và gần như cháy hoàn toàn. Một số mảnh vỡ nhỏ của vệ tinh sẽ vẫn còn ở tầng khí quyển trên, giống như khói và tro sau một đám cháy. Đó là mảnh vỡ không gian đầu tiên của loài người.
Bảy chục năm sau, các nhà khoa học mới chỉ bắt đầu tính toán về cách mảnh vỡ không gian này có thể gây hại cho tầng ô-zôn, khí hậu và thậm chí là sức khỏe con người. Chúng ta vẫn chưa biết bầu khí quyển có thể chứa bao nhiêu mảnh vỡ này trước khi chúng gây ra tác hại đáng kể cho môi trường.
Ngày nay, số lượng vật thể trên quỹ đạo đã tăng vọt lên hơn 28.000. Trong số đó, hơn 11.000 là vệ tinh đang hoạt động, phần lớn thuộc về các "chòm sao siêu lớn" thương mại: các nhóm vệ tinh hoạt động cùng nhau để phủ sóng internet như Starlink của SpaceX; Kuiper của Amazon hoặc Guowang của Trung Quốc.
Các nhà điều hành vệ tinh tuân theo quy tắc 25 năm, tức là sau thời gian hoạt động 25 năm, nhiệm vụ của vệ tinh được coi là đã kết thúc và nó được hạ xuống bầu khí quyển để trọng lực và ma sát phát huy tác dụng. Mặc dù điều này giúp dọn sạch không gian, nhưng nó lại khiến hàng nghìn vệ tinh bốc cháy trong bầu khí quyển mỗi năm.
Một vấn đề mới nảy sinh
Tạm thời, việc phá hủy vệ tinh ở độ cao lớn không phải là vấn đề đáng lo ngại. Lượng mảnh vỡ tàu vũ trụ tương đối nhỏ so với mảnh vỡ từ thiên thạch tự nhiên. Nhưng đến năm 2030, khi số vệ tinh toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 60.000 và hàng nghìn tàu trong số chúng sẽ quay trở lại bầu khí quyển và bốc cháy mỗi năm. Với mỗi vệ tinh nặng bằng một chiếc ô tô nhỏ, con số tích tụ không hề nhỏ. Hai nhà khoa học là Phó giáo sư ngành du hành vũ trụ Minkwan Kim và Giáo sư khoa học môi trường ứng dụng Ian Williams (cùng đến từ Đại học Southampton) đang tiến hành nghiên cứu về vấn đề này. Họ ước tính ban đầu có khoảng 3.500 tấn khí dung sẽ được đưa vào khí quyển mỗi năm cho đến năm 2033.
Khí dung là các hạt nhỏ lơ lửng trong không khí. Chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong khí hậu của Trái đất, làm mát hoặc làm ấm khí quyển tùy thuộc vào loại và màu sắc của chúng. Các hạt màu sáng thường phản chiếu ánh sáng mặt trời chiếu tới và gây ra hiện tượng làm mát, trong khi các hạt tối hơn, thường chứa bồ hóng, hấp thụ ánh sáng mặt trời và ủ nhiệt trong khí quyển.
Một số loại khí dung này đặc biệt đáng lo ngại. Vào năm 2023, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện ra các hạt chứa nhiều kim loại khác nhau, gồm cả nhôm và lithium trong tầng bình lưu. Các hạt này có nguồn gốc từ tàu vũ trụ và các mảnh vỡ như tên lửa đẩy dùng một lần. Khi tàu vũ trụ bốc cháy trong quá trình rơi trở lại khí quyển, chúng giải phóng các hóa chất như oxit kim loại và oxit nitơ.
Thành phần đầy đủ của các khí thải này vẫn chưa rõ ràng. Nhưng các chất ô nhiễm chính tìm thấy trong các mảnh vỡ vệ tinh ảnh hưởng đến sự cân bằng nhiệt của khí quyển, có khả năng thúc đẩy biến đổi khí hậu toàn cầu.
Ví dụ, oxit nhôm thực sự có thể giúp làm mát Trái đất bằng cách phản chiếu ánh sáng mặt trời. Trên thực tế, một số nhà khoa học địa kỹ thuật đã đề xuất ý tưởng phun các hạt nhỏ của nó vào tầng bình lưu để kiểm soát tình trạng nóng lên toàn cầu.
Còn quá sớm để nói chính xác hiệu ứng này sẽ làm mát khí quyển đến mức nào. Và chúng ta không biết việc phá vỡ sự cân bằng năng lượng của Trái đất như thế có thể gây ra hậu quả không mong muốn ra sao, có tạo nguy cơ gây thời tiết cực đoan hay không.
Nhưng chúng ta biết quá trình này diễn ra như thế nào. Và chúng ta biết lượng oxit nhôm từ các lần tái nhập của vệ tinh hiện đang tiến gần đến mức do thiên thạch tạo ra - và sẽ sớm vượt xa mức này. Ít nhất, đây là điều chúng ta phải theo dõi chặt chẽ.
Mở lại lỗ thủng tầng ozone?
Oxit nhôm và các chất ô nhiễm khác cũng hoạt động như chất xúc tác trong quá trình phá vỡ tầng ozone, một phần của tầng bình lưu bảo vệ Trái đất khỏi bức xạ của Mặt trời.
Vào những năm 1970 và 1980, tầng ozone bị tàn phá bởi một nhóm hóa chất được gọi là CFC được sử dụng rộng rãi trong tủ lạnh, bình xịt và các sản phẩm tẩy rửa. Nghị định thư Montreal năm 1987 đã loại bỏ dần CFC và các chất làm suy giảm tầng ozone khác. Nhờ vậy, chúng ta có được tiến bộ đáng kể trong việc đảo ngược thiệt hại.
Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới, lợi ích kinh tế của việc bảo vệ tầng ozone lên tới khoảng 2,2 nghìn tỉ USD. Lấy một ví dụ, tầng ozone mỏng hơn làm tăng nguy cơ tiếp xúc với bức xạ cực tím (UV) có hại, dẫn đến tỷ lệ mắc ung thư da và đục thủy tinh thể cao hơn.
Do đó, việc vệ tinh và mảnh vỡ không gian quay trở lại Trái đất không chỉ ảnh hưởng đến bầu khí quyển của Trái đất mà còn gây ra rủi ro nghiêm trọng cho khí hậu toàn cầu và sức khỏe cộng đồng. Quan trọng hơn, không giống như các chất gây ô nhiễm trên mặt đất, các chất gây ô nhiễm từ tàu vũ trụ cũ có thể tồn tại trong tầng khí quyển trên trong nhiều thập niên hoặc nhiều thế kỷ. Chúng cũng không dễ bị phát hiện cho đến khi tác động đến nồng độ ozone trở nên rõ ràng.
Cần có giải pháp mới
Lịch sử đã cho chúng ta những bài học giá trị, cho phép chúng ta học hỏi từ những sai lầm trong quá khứ. Mặc dù Nghị định thư Montreal đã thành công, nhưng dự kiến tầng ozone sẽ chỉ phục hồi hoàn toàn vào năm 2066, nghĩa là phải mất 80 năm để khôi phục những gì bị phá hủy chỉ trong vài chục năm.
Thảm họa biến đổi khí hậu thế kỷ 21 đã bắt đầu khi loài người bắt đầu đốt nhiên liệu hóa thạch trên quy mô toàn cầu vào giữa thế kỷ 19. Chúng ta vẫn đang nỗ lực giải quyết vấn đề này bằng cách giảm phát thải carbon. Chúng ta không được gây thêm thiệt hại cho môi trường thông qua các mảnh vỡ vệ tinh tích tụ ở bầu khí quyển.
Tuy nhiên, không có giải pháp đơn giản nào. Nếu chúng ta muốn hưởng lợi từ các mạng lưới vệ tinh trên toàn thế giới thì chúng ta thực sự phải để chúng cháy trong bầu khí quyển. Đây là phương pháp xử lý hiệu quả khả dĩ duy nhất hiện nay.
Hiện tại, đóng góp của ngành công nghiệp vũ trụ vào sự suy giảm tầng ozone và biến đổi khí hậu tương đối nhỏ. Nhưng khi hoạt động không gian tiếp tục tăng theo cấp số nhân, chúng ta không thể bỏ qua hậu quả của các mảnh vỡ vệ tinh.
