Chương trình e.DeOrbit của ESA với ý tưởng dùng vệ tinh quăng lưới tóm
rác vũ trụ
Bộ phận giám sát rác vũ trụ Clean Space của cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu (ESA) đang tìm cách phát triển một vệ tinh có thể tiếp cận và thu thập rác vũ trụ bằng một thiết bị giống lưới bắt cá. Đề xuất này là một trong số rất nhiều ý tưởng được thảo luận tại một hội nghị chuyên đề tập trung vào sứ mạng e.DeOrbit của ESA diễn ra vào tháng 5 tới.
Theo ESA, có hơn 17.000 vật thể với kích thước từ lớn hơn cốc café cho đến một tấm thẻ màu đang bay quanh Trái Đất. Nghe có vẻ không nguy hiểm gì mấy nhưng ở vận tốc quỹ đạo, một vật thể chỉ nhỏ bằng một tấm thẻ vẫn có sức công phá như một viên đạn và một con ốc bằng thép có thể gây ra một vụ nổ tương đương một quả lựu đạn khi va chạm.
Kết quả điều tra sau vụ va chạm giữa vệ tinh Iridium 33 và Kosmos 2251 vào năm 2009 cho thấy mảnh vỡ từ 2 tàu đã tạo ra một đám mây phế liệu gây nguy hiểm đến các tàu vũ trụ khác đang hoạt động trên quỹ đạo. Hiểm họa từ mảnh vỡ vũ trụ cũng khiến hoạt động du hành không gian trở nên nguy hiểm và đắt đỏ hơn.
Thêm vào đó, ESA đã chỉ ra rằng bên cạnh các mảnh vỡ của vệ tinh còn có phần thân trên của tên lửa đẩy. Vệ tinh và tên lửa đẩy không chỉ chứa vật liệu kim loại và mạch điện. Chúng còn bao gồm các thùng chứa nhiên liệu đẩy và pin. Vì vậy, các thành phần này có thể dễ dàng phát nổ dưới điều kiện phù hợp.
e.DeOrbit
Sứ mạng e.DeOrbit nhắm đến mục tiêu dọn dẹp rác vũ trụ từ một trong những khu vực được xem là "tuyến đường biển" của quỹ đạo thấp của Trái Đất. Đây là các quỹ đạo thắt nút quanh cực ở độ cao từ 800 đến 1000 km so với mặt nước biển. Vệ tinh e.DeOrbit sẽ có trọng lượng khoảng 1600 kg và được đưa lên quỹ đạo trên các tên lửa đẩy Vega của ESA. Tuy nhiên, thiết kế của tàu vẫn chưa được thống nhất.
e.DeOrbit phải có khả năng tiếp cận với một vật thể đang nằm ở điều kiện không xác định, không hoạt động và có thể đang tự xoay bất định. Sau khi tiếp cận với vật thể ở một khoảng cách an toàn, vệ tinh sẽ phải xác định trạng thái của vật thể. Điều này có nghĩa vệ tinh sẽ cần đến một hệ thống đẩy, các hệ thống dẫn đường, camera và khả năng giữ trạng thái với độ chính xác cực cao.
Khó khăn tiếp theo là khả năng thao tác của vệ tinh với mảnh vỡ hay cụ thể hơn là làm sao để "bẫy" được một vệ tinh chết? Phương pháp khả thi là trang bị cho tàu một cánh tay robot có thể vươn ra và tóm lấy vệ tinh. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa e.DeOrbit sẽ đối mặt với nguy cơ mất kiểm soát. Một giải pháp khác là tàu sẽ bắn ra một chiếc lao móc và cuộn dây để buộc mục tiêu lại. Thế nhưng khó khăn lại phát sinh khi tàu cần có hệ thống nhắm bắn chuẩn xác, độ giật của hệ thống phóng lao móc và mối nguy hiểm tiềm ẩn khi phát bắn trúng mục tiêu sẽ tạo ra thêm nhiều mảnh vỡ. Các nhà nghiên cứu tại ESA cũng nghĩ đến một giải pháp viễn tưởng hơn là dùng chùm ion gồm các hạt mang điện để đẩy vệ tinh chết đến một vị trí định sẵn nhưng công nghệ này vẫn chưa đủ độ chín.
Theo một báo cáo từ ESA, 2 phương pháp hứa hẹn nhất được đề xuất là sử dụng các "xúc tu" và lưới cơ học. Đầu tiên, e.DeOrbit sẽ tiếp cận mục tiêu và ổn định vị trí trước mục tiêu bằng một cánh tay robot. Sau đó, một hệ thống xúc tu sẽ tỏa ra và ôm lấy mục tiêu trong khi cánh tay robot sẽ giữ cho e.DeOrbit không bị dội ngược ra khỏi mục tiêu. Cuối cùng, e.DeOrbit sẽ bắn ra một chiếc lưới nặng tại đầu một xúc tu. Lưới bao bọc lấy mục tiêu và các giữ chặt mục tiêu trong các xúc tu. Tuy nhiên, công việc vẫn chưa kết thúc. e.DeOrbit sẽ phải dừng hoạt động tự quay của mục tiêu và đây thực sự là một thách thức lớn đối với ESA.
ESA phải đối mặt với những câu hỏi đại loại như liệu có thể sử dụng các tên lửa hóa học, một hệ thống đẩy điện tử hay kết hợp cả 2 trên e.DeOrbit. Chi phí phát triển vệ tinh sẽ là bao nhiêu? Chúng (hệ thống đẩy) ảnh hưởng đến kích thước của tàu như thế nào? Liệu ESA có thể tự kiểm soát hoạt động của vệ tinh hay sẽ phải hợp tác với các cơ quan không gian khác?
Kế đến là một câu hỏi gây tranh cãi đó là phải làm gì với đống mảnh vỡ sau khi thu thập? Một cách giải quyết là đưa mảnh vỡ đến một quỹ đạo cao hơn, trên 2000 km so với Trái Đất. Mối nguy hiểm từ các mảnh vỡ sẽ được giảm thiểu nhưng mảnh vỡ vẫn tồn tại trên quỹ đạo và tệ hơn là từ 1 khối rác ban đầu sẽ trở thành 2 (tính cả phương tiện đưa chúng lên quỹ đạo mới). Giải pháp thay thế là đưa các mảnh vỡ xuống độ cao dưới 600 km để chúng bốc cháy trong khí quyển. Tuy nhiên, các mảnh vỡ sẽ phải được tiêu hủy tại một khu vực không người ở ngoài đại dương để tránh gây nguy hiểm cho dân cư bên dưới.
Giải pháp cuối cùng vẫn chưa được thống nhất và tất cả sẽ được thảo luận tại chuyên đề e.DeOrbit vào ngày 6 tháng 5 ở Hà Lan. Tại đây, ESA cùng các đại diện ngành công nghiệp không gian sẽ trình bày ý kiến của mình.
