Những cơ quan vận hành các vệ tinh và tàu không gian có thể cuối cùng sẽ có khả năng phát hiện được những mảnh rác vũ trụ nhỏ đang bay quanh Trái Đất nhờ một cách tiếp cận mới được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Michigan.
"Hiện nay, chúng tôi phát hiện những mảnh vụn của rác vũ trụ bằng cách tìm kiếm những vật thể phản xạ ánh sáng hoặc thông qua tín hiệu radar," Nilton Renno, đứng đầu nhóm nghiên cứu tại Đại học Michigancho biết. "Vật thể càng nhỏ, việc phát hiện chúng từ mặt đất nhờ ánh sáng Mặt Trời hoặc tín hiệu radar càng trở nên khó khăn."
Hiện nay, chỉ những vật thể lớn hơn một quả bóng chày mới là những mảnh rác vũ trụ có thể theo dõi được, chúng chỉ chiếm chưa tới 1% trong số gần 170 triệu mảnh rác còn lại từ việc phóng tên lửa, các hoạt động ngoài không gian và các vệ tinh hết hạn sử dụng. Phương pháp mới có thể phát hiện những mảnh vụn có đường kính dưới 1 mm - tức là chỉ như độ dày của một chiếc ngòi bút chì.
Renno sẽ trình bày những phát hiện này tại Hội nghị Rác Vũ trụ Quốc tế lần thứ hai vào ngày 5 tháng 12 với sự tham gia của Yun Zhang, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong lĩnh vực khoa học khí hậu và vũ trụ. Kết quả này là một trong những phát hiện đầu tiên từ một dự án hợp tác lớn có tên là Chương trình Nhận dạng và Theo dõi Rác Vũ trụ. Dự án này do nhà thầu quân sự Blue Halo dẫn đầu với sự tham gia của Đại học Alaska Fairbanks.
Rác trong vũ trụ gây ra nhiều nguy hiểm. Với vận tốc quỹ đạo trung bình khoảng 35.000 km/h, một mảnh vụn vũ trụ cỡ quả mận có thể va chạm vào một vệ tinh đang hoạt động và phá hỏng nó. Ngay cả những mảnh nhỏ hơn cũng có thể làm hỏng các tàu không gian, vì vậy việc theo dõi chúng là rất quan trọng để các vệ tinh và tàu không gian có thể tránh được những va chạm như vậy.
Quỹ đạo bao quanh Trái Đất ngày càng trở nên lộn xộn hơn, làm cho việc bảo vệ các vệ tinh trở nên khó khăn hơn. Các mảnh vụn vũ trụ thường xuyên va chạm vào nhau, khiến những mảnh lớn vỡ thành những mảnh nhỏ không thể phát hiện được. Một số chuyên gia lo ngại rằng lượng rác vũ trụ có thể tăng lên nhanh chóng khi các mảnh riêng lẻ tiếp tục va chạm, cuối cùng gây ra hậu quả nghiêm trọng đối với cơ sở hạ tầng mà chúng ta đang phụ thuộc vào như GPS, dữ liệu điện thoại di động, giám sát thời tiết, và nhiều thứ nữa.
Mặc dù có thể gây ra thảm họa, nhưng các va chạm giữa rác vũ trụ được cho là cách tốt nhất để theo dõi những mảnh vụn nhỏ. Khi những mảnh rác vũ trụ nhỏ va chạm vào nhau, chúng vỡ thành những mảnh vụn nhỏ hơn, một số trong đó bay hơi thành khí tích điện do nhiệt sinh ra từ va chạm.
"Khi đám mây chứa khí tích điện và những mảnh vụn nhỏ đó loang ra, nó tạo ra những vụ nổ năng lượng giống như sấm sét, tương tự như các tín hiệu do tia lửa tĩnh điện sinh ra sau khi chà xát một tấm chăn mới giặt," Mojtaba Akhavan-Tafti, một nhà nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học khí hậu và vũ trụ, đồng thời là thành viên của dự án, cho biết.
Sau vụ nổ năng lượng ban đầu này, những mảnh vụn cứng đã nhiễm điện có thể tạo ra những xung điện khi tới đủ gần nhau, tạo ra thêm những vụ nổ giống như sấm sét. Những tín hiệu điện này chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của giây, nhưng chúng có thể giúp theo dõi các mảnh vụn và những đám mây ra đời từ va chạm của chúng.
Khi hai mảnh nhôm va chạm với nhau ở vận tốc quỹ đạo thông thường, chúng phát ra một vụ bùng nổ điện năng mạnh đến mức một chảo vệ tinh 26 mét với máy thu radio chất lượng cao có thể phát hiện từ mặt đất, theo mô phỏng máy tính mới nhất của nhóm nghiên cứu. Các xung điện cũng có thể phát hiện được bằng các hệ thống vô tuyến nhạy hơn, chẳng hạn như Mạng Không Gian Sâu (Deep Space Network) của NASA.
Vẫn còn rất nhiều vấn đề cần giải quyết. Tần số của các tín hiệu điện có thể thay đổi tùy thuộc vào vận tốc va chạm và thành phần hóa học của các mảnh vụn, điều này có thể làm phức tạp thêm việc xác định chúng. Để tìm thấy các tín hiệu điện, chúng cần phải mạnh hơn các tín hiệu nền của thiết bị đo trên mặt đất và vượt qua được lớp khí quyển trên cùng của Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu dự định tinh chỉnh phương pháp của họ bằng cách thực hiện thêm các mô phỏng máy tính, đo lường các tín hiệu thực tế với Mạng Không Gian Sâu của NASA và phân tích dữ liệu từ các thí nghiệm vận tốc cao tại Phòng Thí Nghiệm Nghiên Cứu Hải quân và Trung Tâm Nghiên Cứu Ames của NASA. Sử dụng các thiết bị laser của những cơ sở này, họ có thể ném các loại mảnh vụn khác nhau vào một mục tiêu với nhiều vận tốc quỹ đạo khác nhau và đo lường để xác định các đặc tính của các phát xạ điện xuất hiện từ va chạm.
Nếu những thí nghiệm như vậy mang lại một cách để phát hiện một loạt các tín hiệu điện được tạo ra trong các va chạm vụn vũ trụ, chúng có thể xác định không chỉ vị trí của các mảnh vụn vũ trụ mà còn hình dạng và chất liệu của chúng.
"Chúng tôi muốn biết liệu một vật thể là cứng hay mềm vì điều đó sẽ ảnh hưởng đến cách nó di chuyển trên quỹ đạo và mức độ gây hại của nó," Akhavan-Tafti nói.
R.T
Theo Phys.org
