Máy kéo tĩnh điện loại bỏ rác không gian lấy cảm hứng khoa học viễn tưởng

Công nghệ này cho đến nay vẫn luôn thuộc về viễn tưởng nhưng gần đây, các nhà nghiên cứu đã cố gắng biến ý tưởng này thành hiện thực với mục đích làm sạch quỹ đạo Trái Đất khỏi rác vũ trụ.

Số lượng vệ tinh quay quanh Trái Đất đã tăng theo cấp số nhân trong những năm gần đây. Vào năm 2019, quỹ đạo quanh Trái Đất đã có khoảng 2.300 vật thể nhân tạo do con người đưa vào không gian. 

Sự trỗi dậy của ngành công nghiệp vũ trụ thương mại là nguyên nhân chính dẫn đến làn sóng này, song nó cũng đặt ra mối lo ngại ngày càng tăng về rác trong không gian. Chúng vốn tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, bao gồm nguy cơ va chạm với tàu vũ trụ khác hoặc rơi xuống Trái Đất.

Đối mặt với thách thức, các nhà nghiên cứu từ Đại học Colorado (Mỹ) đã khởi động một dự án sáng tạo nhằm giải quyết vấn đề rác vũ trụ trong quỹ đạo địa tĩnh.

Sáng kiến này được gọi là máy kéo tĩnh điện, nhằm mục đích thiết kế một chiếc tàu có khả năng xử lý rác trong không gian bằng cách sử dụng lực hút tĩnh điện. 

Giáo sư Hanspeter Schaub, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: " Nó tương tự như chùm tia máy kéo mà bạn thấy trong bộ phim Star Trek".

Nghĩa địa không gian

Nguyên lý hoạt động của máy kéo tĩnh điện dựa trên hệ thống kết hợp tàu vũ trụ và súng điện tử. Mục tiêu là di chuyển các mảnh vỡ không gian đến một khu vực cụ thể cách xa Trái Đất, đóng vai trò là "nghĩa địa không gian", nơi các mảnh vỡ này có thể tồn tại vô thời hạn mà không gây ra vấn đề gì.

Khi hệ thống hoạt động, súng điện sẽ gửi một chùm tia tới mảnh vỡ mục tiêu, khiến vật thể mang một điện tích âm. Trong khi, bộ phận kéo trên tàu sẽ mang điện tích dương. Sự chênh lệch điện tích này tạo ra lực hút tĩnh điện giữa hai vật thể, đủ để hút các mảnh vỡ về phía con tàu. 

Lực hút tĩnh điện này được hiệu chỉnh để cho phép con tàu và vật thể vẫn cách nhau một khoảng từ 20 đến 30 mét nhằm tránh mọi va chạm. Về lý thuyết trong không gian,  hoạt động này diễn ra trên khoảng cách hơn 300km.

Bất chấp tiềm năng của nó, dự án máy kéo tĩnh điện phải đối mặt với một số thách thức. Trên thực tế, thời gian cần thiết để loại bỏ một mảnh vụn có thể lên tới ba tháng. 

Nhược điểm về thời gian này có thể gây ra vấn đề, đặc biệt khi số lượng vệ tinh quay quanh Trái Đất tăng với tốc độ chóng mặt. Ví dụ, riêng SpaceX hiện đang triển khai khoảng 1.000 vệ tinh mỗi năm. Với tốc độ như vậy, một tàu kéo rác sẽ không đủ.

Song trở ngại lớn nhất của kế hoạch này chính là vấn đề tài chính. Xây dựng một nguyên mẫu sẽ cần hàng triệu đô la, chưa kể chi phí của một hệ thống quy mô đầy đủ. Ngoài tàu dịch vụ, việc đưa cỗ máy vào không gian cũng cần một khoản tiền đáng kể. 

Nếu nhóm vượt qua được những khó khăn tài chính này, dự án sẽ đi vào hoạt động trong vòng khoảng mười năm, với các thử nghiệm ban đầu.

Tuy nhiên, ngay cả khi tất cả những trở ngại này được khắc phục, cần lưu ý rằng thiết bị máy kéo tĩnh điện sẽ không có khả năng làm sạch toàn bộ quỹ đạo địa tĩnh, chủ yếu là do tốc độ hoạt động của nó, khiến máy không phù hợp để loại bỏ các mảnh vụn trong không gian nhỏ.