Năm ngoái, đại học Strathclyde tại Glasgow đã trình bày một ý tưởng sử dụng một phi đội các vệ tinh được trang bị laser để phát hiện và làm chệch hướng các vật thể nguy hiểm tiềm tàng đối với Trái Đất. Hôm nay, tiến sĩ Richard Fork đến từ phòng thí nghiệm khoa học và kỹ thuật laser tại đại học Alabama, Huntsville (UAH) cùng các cộng sự đã cải tiến ý tưởng này và cho biết không chỉ có thể hiện thực hóa, hệ thống vệ tinh laser có thể đảm trách mọi thứ với kích cỡ tối đa lên đến một sao chổi.
Nếu sao chổi Hale-Bopp với đường kính 70 km va chạm với Trái Đất thì thảm họa diệt vong sẽ xảy ra. Theo tiến sĩ Fork: "Sao chổi Hale-Bopp có kích thước khổng lồ và nếu nó đang nhắm đến Trái Đất, chúng ta chỉ có 2 năm để chuẩn bị kể từ thời điểm phát hiện."
Mối nguy hiểm dù xa xôi nhưng vẫn hiện hữu và việc tìm kiếm các giải pháp làm chệch hướng thiên thạch luôn là mối quan tâm lớn đối với các nhà khoa học và kỹ sư. Ý tưởng do đại học Strathclyde đưa ra năm 2012 là nhằm triển khai một phi đội các vệ tinh nhỏ bắn laser vào các thiên thạch nguy hiểm tiềm năng. Mục tiêu chính không phải là phá hủy thiên thạch như một vụ nổ mà chúng ta thường thấy trong phim ảnh mà là đưa thiên thạch vào một quỹ đạo mới.
Thay vì sử dụng một tia laser cực lớn để đẩy lùi thiên thạch đang tiến đến gần, nhiều tia laser nhỏ sẽ được bắn ra từ các vệ tinh dùng năng lượng mặt trời để làm bốc hơi bề mặt thiên thạch. Hơi và mảnh vụn sẽ đóng vai trò như một tên lửa đẩy, làm chệch hướng thiên thạch. Ưu điểm của hệ thống trên là chi phí thấp hơn so với các hệ thống laser mặt đất hay laser được trang bị trên tàu vũ trụ lớn. Do hoạt động bằng ánh sáng mặt trời, hệ thống các vệ tinh không cần nhiều lực đẩy như tàu vũ trụ và có thể hoạt động ở mức điện năng thấp hơn so với laser mặt đất.
Trở lại với đại học Alabama, hệ thống của họ dựa trên một nghiên cứu trước đây của tiến sĩ Fork tại phòng thí nghiệm Bell Labs vào những năm 1980. Hệ thống cũng sử dụng một phi đội vệ tinh mini nhưng hoạt động phụ thuộc vào một tàu mẹ. Tàu mẹ sẽ phóng tia laser chính và các vệ tinh sẽ phản chiếu vào mục tiêu.
Nếu một thiên thạch nguy hiểm được phát hiện, các vệ tinh được thả ra từ tàu mẹ, mỗi vệ tinh được trang bị một đĩa ion. Khi đã tiếp cận mục tiêu, vệ tinh mini tản ra và bay xung quanh thiên thạch ở khoảng cách vài km. Vệ tinh có thể quét và bản đồ hóa 3D bề mặt thiên thạch ở độ phân giải dưới mm đồng thời liên tục cập nhật những thay đổi trên bề mặt. Thông tin này sẽ được dùng để tìm kiếm các mặt phẳng trên thiên thạch nhằm làm mục tiêu tối ưu cho tia laser. Những mặt phẳng như vậy có thể rộng dưới ... 1 mm.
Tàu mẹ có thể bắn ra các tia laser để vệ tinh mini phản chiếu vào thiên thạch. Những loạt laser quang học gây nổ có thể được bắn ra chỉ trong vài pico giây một lần và làm bốc hơi bề mặt đá. Mặc dù chỉ là vụ nổ rất nhỏ nhưng tác động của nó lớn một cách đáng kinh ngạc. Fork nói: "Năng lượng trung bình được truyền đến thiên thạch từ ánh sáng laser tương đương với nguồn điện 10 kW được tàu vũ trụ Dawn sử dụng từ các tấm pin mặt trời."
Tiến sĩ Richard Fork.
Theo Fork: "Trong khoảng thời gian rất ngắn khi áp dụng lực đẩy, mỗi xung laser cung cấp năng lượng tương đương với động cơ của 3 tàu con thoi cộng lại khi chúng cháy cùng nhau. Thách thức kỹ thuật lớn nhất đối với chúng tôi là làm sao tạo ra tổng số xung laser cần thiết vào thiên thạch để áp dụng lực đẩy hiệu quả với mỗi xung được bắn ra."
Ngoài ra, một vấn đề đáng lo ngại khác là đám mây mảnh vụn có thể gây nhiễu các tia laser nhưng nhóm nghiên cứu kết luận rằng đám mây này sẽ phân tán từ bề mặt mục tiêu chỉ trong và micro giây.
Khi laser được bắn vào mục tiêu, các vệ tinh tiếp tục quét và sơ đồ hóa đường đi của thiên thạch để thực hiện những điều chỉnh chính xác khi cần. Laser cũng có thể được dùng để khiến thiên thạch ngừng tự quay, do đó phản lực từ mảnh vụn sẽ đóng vai trò như các tên lửa điều khiển trạng thái của tàu không gian.
Hệ thống trên đã được UAH giới thiệu trước NASA với ưu điểm về chi phí nhờ thiết kế tập trung vào khả năng phản ứng trước những vật thể nhỏ gần Trái Đất có kích thước dưới 20 m (một thiên thạch như vậy từng rơi xuống vùng Chelyabinsk của Nga hồi đầu năm nay). Fork tin rằng công nghệ để chế tạo những vệ tinh mini phản chiếu laser đã sẵn có và chúng có thể làm chệch hướng các thiên thạch trong tương lai gần. Ngoài ra, ông cũng cho rằng hệ thống có tỉ lệ đủ lớn để đối đầu với những sao chổi bất thường, tạo ra đủ năng lượng để làm chệch hướng chúng trước thời khắc nguy hiểm.
