Vệ tinh: “Đời sống”, tuổi thọ & tai nạn

“Đời sống” và tuổi thọ của vệ tinh

Vệ tinh sẽ không là vật nguy hiểm khi nó còn “sống”, tức là khi chủ sở hữu của vệ tinh còn điều khiển được nó. Không thể loại trừ hoàn toàn trường hợp 2 vệ tinh còn điều khiển được đâm vào nhau, tuy nhiên khả năng tai nạn gây ra do một vệ tinh đã hết tuổi thọ gây ra là lớn hơn nhiều, nhất là khi số lượng vệ tinh hết tuổi thọ ngày càng tăng. Trường hợp xảy ra ngày <_st13a_date month="10" day="2" year="2009">10/2/2009 thuộc loại này.

Một vệ tinh bắt đầu đời sống độc lập của nó khi nó tách rời khỏi hỏa tiễn đẩy để tiến vào quỹ đạo đã được ấn định.

Giai đoạn vệ tinh còn gắn vào hỏa tiễn đẩy là giai đoạn người ta còn kiểm soát 100% đối với vệ tinh. Nếu hỏa tiễn mang vệ tinh bay lệch hướng, người ta có thể phá hủy cả vệ tinh lẫn hỏa tiễn ở một điểm an toàn, mảnh vụn thường là rơi xuống biển.

Giai đoạn đưa vệ tinh vào đúng quỹ đạo của nó là giai đoạn khó khăn nhất. Vệ tinh có nhiều khả năng “chết” khi chưa kịp sống vào lúc này nếu việc đưa vào quỹ đạo gặp trục trặc.

Mỗi một vệ tinh đều có một tuổi thọ nhất định. Tuổi thọ vệ tinh phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệm vụ của vệ tinh, công nghệ sản xuất... Trong đại đa số trường hợp, người ta đều cố gắng kéo dài tuổi thọ vệ tinh đến mức có thể để khai thác có hiệu quả, tiết kiệm chi phí phóng. Tuổi thọ của vệ tinh tăng từ vài tháng ở những vệ tinh đầu tiên lên đến khoảng 15 năm và hơn nữa ở các vệ tinh hiện đại.

Vệ tinh có nhiều loại, nhiều chức năng, đặt ở các quỹ đạo khác nhau. Hai vệ tinh đụng nhau ngày <_st13a_date month="10" day="2" year="2009">10/2/2009 (có độ cao trong khoảng 700 km) là loại gần Trái đất. Xa Trái đất nhất là các vệ tinh quỹ đạo Molniya, lấy theo tên một loại vệ tinh truyền hình của Liên Xô sử dụng vào thập niên 1960, và đến nay vẫn còn được khai thác cho mục tiêu quân sự, có điểm viễn địa lên đến 40.000 km. Quỹ đạo địa tĩnh mà chúng ta thường nghe nói có khoảng cách đối với Trái đất là 36.000 km.

Đã là vệ tinh thì nó phải gắn chặt “cuộc đời” quanh Trái đất, không thể bay ra khoảng không vũ trụ bao la. Và đây chính là vấn đề, là nguyên nhân gây tai nạn vệ tinh.

Tai nạn

Khi hết tuổi thọ nghĩa là khi hết khả năng phục vụ, trạm điều khiển dưới mặt đất vẫn còn có thể điều khiển vệ tinh trong một thời gian nữa.

Để tránh xảy ra tai nạn, các vệ tinh tầm cao như vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh (GEO) được đưa vào quỹ đạo rác khi đã hết tuổi thọ. Đây là quỹ đạo tách biệt với quỹ đạo mà vệ tinh lưu thông, để tránh va chạm với các vệ tinh còn đang hoạt động.

Đối với các vệ tinh tầm thấp, một trong những giải pháp có thể là đưa vệ tinh bay vào khu vực cọ xát với bầu khí quyển để tiêu hủy. Đây là trường hợp xử lý Trạm quỹ đạo Hòa Bình (Nga).

Tuy nhiên, cả hai giải pháp đều không triệt để. Một vệ tinh được đưa vào quỹ đạo rác đến lúc nào đó nó cũng mất điều khiển và bay không kiểm soát. Còn việc tiêu hủy như đối với Trạm quỹ đạo Hòa Bình (thực chất là một vệ tinh tầm thấp của Trái đất) thì cũng tạo ra những mảnh vỡ bay trong không gian, cho dù một phần đã bốc cháy và phần khác rơi xuống vùng không người ở đã được tính toán từ trước. Và cũng không phải vệ tinh nào cũng được duy trì điều khiển đến phút cuối cùng. Hệ quả là số lượng vệ tinh bay “lang thang” không kiểm soát ngày càng tăng lên.

Còn bên cạnh đó, số vệ tinh được khai thác cũng tăng lên, tăng cao khả năng va chạm.

Ở những năm 1980, người ta quy định hai vệ tinh địa tĩnh phải đặt cách nhau 20 trên quỹ đạo địa tĩnh (là một vòng tròn 3600 bao quanh Trái đất).

Hiện nay, một tọa độ trên quỹ đạo địa tĩnh có kích thước 100 x 100 km có thể được đặt nhiều vệ tinh đồng thời.

Ngay cả vệ tinh Vinasat-1 của chúng ta cũng đặt cùng tọa độ 1320E với vệ tinh JCSat 5A của Nhật Bản.

Kích thước vệ tinh cũng càng lớn hơn, đưa đến khả năng va chạm càng cao hơn và hậu quả của vụ va chạm càng lớn hơn. Một vệ tinh công suất lớn hiện nay khi giương hai cánh nhận năng lượng mặt trời, thì có chiều ngang tương đương với sải cánh một máy bay Boeing 757, so với những vệ tinh đầu tiên có kích cỡ như một trái bưởi.

Và còn cả những chuyện mà trước đây chưa từng có, như sang nhượng quyền sở hữu vệ tinh đã qua sử dụng (như mới đây đối với vệ tinh Thaicom 3), bố trí vệ tinh đã trục trặc vào một tọa độ khác để giữ chỗ trước tọa độ (như đối với tọa độ 1220E)..., khiến cho việc dịch chuyển vệ tinh lộn xộn, rối rắm.

Bế tắc?

Khoảng không vũ trụ quanh Trái đất có giới hạn, trong khi số vệ tinh “chết” và rác vệ tinh ngày càng tăng, mỗi ngày qua, khả năng tai nạn do vệ tinh gây ra ngày càng tăng cao.

Điều tai hại là khi hai vệ tinh đụng nhau thì nó tạo ra vô số mảnh vỡ và điều đó gây ra nguy cơ tai nạn tăng cao hơn nữa do các mảnh vụn đó bắn vào vệ tinh đang sử dụng hay tàu vũ trụ.

Có hai cách để phòng tránh.

Phòng tránh chủ động là thu hồi vệ tinh bay lang thang trở về Trái đất. Đây là điều làm được và đã làm. Đáng kể nhất là vào cuối thập niên 1980, tàu con thoi thu hồi một vệ tinh địa tĩnh của Hoa Kỳ trong chuỗi vệ tinh Westar lạc quỹ đạo trở thành vệ tinh rác. Nhưng lần đó, việc thu hồi là nhằm sửa chữa tân trang vệ tinh bay lạc đó để... bán lại (nó trở thành vệ tinh Asiasat-1 và được phóng lên không gian lần 2 bằng hỏa tiễn đẩy Trường Chinh 3, hoạt động khoảng 10 năm nữa). Người ta không thể làm với tất cả các vệ tinh đã hết hạn sử dụng vì lý do kinh tế, chi phí thu hồi quá cao.

Phòng tránh bị động là nâng cao khả năng chịu đựng va chạm của các thiết bị bố trí ở khoảng không quanh Trái đất (trong vụ đụng vệ tinh hôm <_st13a_date month="10" day="2" year="2009">10/2/2009, đó là khả năng thực hiện thao tác tránh bụi cho trạm quỹ đạo ISS). Nhưng cách phòng tránh trên đây chỉ đối phó với những va chạm nhỏ, còn khi hai vệ tinh va vào nhau thì vô phương.

Tai nạn do vệ tinh gây ra là một tình huống được khai thác cho chiến tranh trong tương lai. Một quốc gia có ít vệ tinh có thể vô hiệu hóa khả năng của hệ thống vệ tinh đối phương bằng cách bắn phá hay thậm chí cho nổ một số ít vệ tinh, có thể là vệ tinh chết. Khói bụi rác mảnh vỡ của số vệ tinh bị phá hủy có thể làm tê liệt một phần hay tất cả các vệ tinh trên quỹ đạo (là phương tiện do thám, thông tin, điều khiển phương tiện chiến tranh). Vấn đề đã phát triển sang một bình diện khác.

HỒ PHƯỚC VINH