Hail the Judge
Ta chơi xong không trả tiền, vậy đâu có gọi là bán
Hoạt động mặt trời gia tăng không chỉ mang đến những màn trình diễn cực quang tuyệt đẹp mà còn có thể rút ngắn tuổi thọ của các vệ tinh Starlink của SpaceX, thậm chí khiến chúng lao trở lại Trái Đất với vận tốc lớn hơn. Điều này lại có thể làm tăng nguy cơ các mảnh vỡ vệ tinh rơi xuống mặt đất, theo một nghiên cứu mới.
Nghiên cứu sơ bộ này hiện chưa trải qua quá trình bình duyệt, bổ sung thêm vào vô số bằng chứng cho thấy các cơn bão mặt trời gây ra sự tàn phá đối với các vệ tinh Starlink của Elon Musk. Trong vài năm qua, tần suất và cường độ của những cơn bão này đã tăng lên khi Mặt Trời tiến gần đến cực đại mặt trời – đỉnh điểm trong chu kỳ 11 năm. Đồng thời, số lượng vệ tinh quay quanh Trái Đất cũng tăng vọt, phần lớn do sự trỗi dậy của các chòm sao vệ tinh tư nhân lớn như Starlink.
Một nhóm các nhà nghiên cứu do Denny Oliveira từ Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA dẫn đầu đã theo dõi quá trình tái nhập khí quyển của các vệ tinh Starlink trong khoảng thời gian từ năm 2020 đến năm 2024. Giai đoạn này trùng với pha đi lên của chu kỳ mặt trời hiện tại, khi hoạt động mặt trời tăng cường trước khi đạt cực đại vào tháng 10 năm 2024.
Trong suốt 5 năm đó, 523 vệ tinh Starlink đã tái nhập bầu khí quyển của Trái Đất. Oliveira và các đồng nghiệp của ông đã phân tích quỹ đạo của các vệ tinh này bằng một kỹ thuật thống kê nhằm xác định các mô hình về cách tỷ lệ suy giảm quỹ đạo và tái nhập của chúng thay đổi trong các giai đoạn hoạt động mặt trời cao.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hoạt động địa từ – những xáo trộn ở tầng thượng quyển do các vụ phun trào mặt trời gây ra – khiến các vệ tinh Starlink tái nhập bầu khí quyển của Trái Đất sớm hơn dự kiến. Các vệ tinh này được thiết kế để duy trì quỹ đạo trong khoảng 5 năm. Nhưng trong những đợt bão địa từ nghiêm trọng, tuổi thọ của chúng có thể bị giảm từ 10 đến 12 ngày, Oliveira nói với Gizmodo.
Ông và các đồng nghiệp tin rằng điều này xảy ra bởi vì hoạt động địa từ làm nóng bầu khí quyển và khiến nó giãn nở. Điều này làm tăng lực cản lên các vệ tinh, rút ngắn tuổi thọ của chúng và khiến chúng mất độ cao nhanh hơn khi tương tác với tầng thượng quyển. Hơn nữa, lực cản khí quyển có thể làm tăng nguy cơ va chạm giữa các vệ tinh, vì các mô hình quỹ đạo hướng dẫn các biện pháp tránh va chạm không hoàn toàn tính đến tác động của hoạt động địa từ. Những phát hiện của nhóm nghiên cứu hiện có sẵn trên máy chủ lưu trữ bản thảo khoa học arXiv.
Sự chênh lệch từ 10 đến 12 ngày nghe có vẻ không phải là vấn đề lớn, nhưng nó có thể khiến SpaceX gần như không thể đảm bảo rằng các vệ tinh Starlink quay trở lại Trái Đất thông qua quá trình tái nhập có kiểm soát, Oliveira giải thích. Hơn nữa, phân tích của ông cho thấy lực cản tăng lên khiến các vệ tinh tái nhập ở vận tốc cao hơn, điều mà ông tin rằng có thể làm tăng khả năng các mảnh vỡ chạm tới mặt đất.
Điều này có vẻ ngược trực giác, vì việc tăng vận tốc của một vật thể trong quá trình tái nhập thường làm tăng khả năng bị phân rã hoàn toàn. Nhưng Oliveira cho rằng các vệ tinh Starlink rơi với tốc độ lớn hơn có thể có cơ hội sống sót cao hơn trong quá trình tái nhập do tương tác với khí quyển bị giảm đi. Cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để xác nhận giả thuyết này, vì nghiên cứu hiện tại không trực tiếp đánh giá rủi ro từ mảnh vỡ.
Mặc dù Starlink được thiết kế để cháy hoàn toàn trong quá trình tái nhập, điều đó không phải lúc nào cũng xảy ra. Vào năm 2024, một mảnh vỡ Starlink nặng 5,5 pound (2,5 kg) đã rơi xuống một trang trại ở Saskatchewan, theo New Scientist đưa tin. Vào tháng 2 năm nay, SpaceX cho biết có khả năng các mảnh vỡ của Starlink rơi trở lại Trái Đất, nhưng khẳng định rằng điều này "không gây rủi ro cho con người trên mặt đất, trên biển hoặc trên không."
Hiện có hơn 7.500 vệ tinh Starlink đang hoạt động trên quỹ đạo, theo nhà thiên văn học Jonathan McDowell của Đại học Harvard, người theo dõi chòm sao này. Cuối cùng, SpaceX hy vọng sẽ tăng gấp năm lần quy mô của đội vệ tinh này, với mục tiêu phóng tổng cộng 42.000 vệ tinh Starlink, theo Space.com. Con số này chưa kể đến hàng ngàn vệ tinh khác hiện đang quay quanh Trái Đất.
"Đây là lần đầu tiên trong lịch sử chúng ta có quá nhiều vệ tinh trên quỹ đạo cùng một lúc," Oliveira nói. "Vì vậy, hiện tại, chúng ta có các vệ tinh tái nhập gần như mỗi tuần. Và có thể, trong những tháng hoặc năm tới, là mỗi ngày." Việc hiểu rõ những thay đổi trong hoạt động mặt trời tác động như thế nào đến tuổi thọ và quá trình tái nhập của chúng sẽ trở nên cực kỳ quan trọng khi quỹ đạo Trái Đất ngày càng trở nên đông đúc.
Nghiên cứu này một lần nữa nhấn mạnh sự phức tạp và những rủi ro tiềm ẩn của việc triển khai các chòm sao vệ tinh quy mô lớn. Việc cân bằng giữa lợi ích của việc phủ sóng internet toàn cầu và việc đảm bảo an toàn cho không gian quỹ đạo cũng như mặt đất là một thách thức lớn đối với các công ty như SpaceX và các cơ quan quản lý trên toàn thế giới.
Nỗi ám ảnh của Starlink
Nghiên cứu sơ bộ này hiện chưa trải qua quá trình bình duyệt, bổ sung thêm vào vô số bằng chứng cho thấy các cơn bão mặt trời gây ra sự tàn phá đối với các vệ tinh Starlink của Elon Musk. Trong vài năm qua, tần suất và cường độ của những cơn bão này đã tăng lên khi Mặt Trời tiến gần đến cực đại mặt trời – đỉnh điểm trong chu kỳ 11 năm. Đồng thời, số lượng vệ tinh quay quanh Trái Đất cũng tăng vọt, phần lớn do sự trỗi dậy của các chòm sao vệ tinh tư nhân lớn như Starlink.
Một nhóm các nhà nghiên cứu do Denny Oliveira từ Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA dẫn đầu đã theo dõi quá trình tái nhập khí quyển của các vệ tinh Starlink trong khoảng thời gian từ năm 2020 đến năm 2024. Giai đoạn này trùng với pha đi lên của chu kỳ mặt trời hiện tại, khi hoạt động mặt trời tăng cường trước khi đạt cực đại vào tháng 10 năm 2024.
Trong suốt 5 năm đó, 523 vệ tinh Starlink đã tái nhập bầu khí quyển của Trái Đất. Oliveira và các đồng nghiệp của ông đã phân tích quỹ đạo của các vệ tinh này bằng một kỹ thuật thống kê nhằm xác định các mô hình về cách tỷ lệ suy giảm quỹ đạo và tái nhập của chúng thay đổi trong các giai đoạn hoạt động mặt trời cao.
Hiện tượng địa từ
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hoạt động địa từ – những xáo trộn ở tầng thượng quyển do các vụ phun trào mặt trời gây ra – khiến các vệ tinh Starlink tái nhập bầu khí quyển của Trái Đất sớm hơn dự kiến. Các vệ tinh này được thiết kế để duy trì quỹ đạo trong khoảng 5 năm. Nhưng trong những đợt bão địa từ nghiêm trọng, tuổi thọ của chúng có thể bị giảm từ 10 đến 12 ngày, Oliveira nói với Gizmodo.
Ông và các đồng nghiệp tin rằng điều này xảy ra bởi vì hoạt động địa từ làm nóng bầu khí quyển và khiến nó giãn nở. Điều này làm tăng lực cản lên các vệ tinh, rút ngắn tuổi thọ của chúng và khiến chúng mất độ cao nhanh hơn khi tương tác với tầng thượng quyển. Hơn nữa, lực cản khí quyển có thể làm tăng nguy cơ va chạm giữa các vệ tinh, vì các mô hình quỹ đạo hướng dẫn các biện pháp tránh va chạm không hoàn toàn tính đến tác động của hoạt động địa từ. Những phát hiện của nhóm nghiên cứu hiện có sẵn trên máy chủ lưu trữ bản thảo khoa học arXiv.
Nguy cơ mảnh vỡ lạc trôi về Trái Đất
Sự chênh lệch từ 10 đến 12 ngày nghe có vẻ không phải là vấn đề lớn, nhưng nó có thể khiến SpaceX gần như không thể đảm bảo rằng các vệ tinh Starlink quay trở lại Trái Đất thông qua quá trình tái nhập có kiểm soát, Oliveira giải thích. Hơn nữa, phân tích của ông cho thấy lực cản tăng lên khiến các vệ tinh tái nhập ở vận tốc cao hơn, điều mà ông tin rằng có thể làm tăng khả năng các mảnh vỡ chạm tới mặt đất.
Điều này có vẻ ngược trực giác, vì việc tăng vận tốc của một vật thể trong quá trình tái nhập thường làm tăng khả năng bị phân rã hoàn toàn. Nhưng Oliveira cho rằng các vệ tinh Starlink rơi với tốc độ lớn hơn có thể có cơ hội sống sót cao hơn trong quá trình tái nhập do tương tác với khí quyển bị giảm đi. Cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để xác nhận giả thuyết này, vì nghiên cứu hiện tại không trực tiếp đánh giá rủi ro từ mảnh vỡ.
Mặc dù Starlink được thiết kế để cháy hoàn toàn trong quá trình tái nhập, điều đó không phải lúc nào cũng xảy ra. Vào năm 2024, một mảnh vỡ Starlink nặng 5,5 pound (2,5 kg) đã rơi xuống một trang trại ở Saskatchewan, theo New Scientist đưa tin. Vào tháng 2 năm nay, SpaceX cho biết có khả năng các mảnh vỡ của Starlink rơi trở lại Trái Đất, nhưng khẳng định rằng điều này "không gây rủi ro cho con người trên mặt đất, trên biển hoặc trên không."
Quỹ đạo Trái Đất
Hiện có hơn 7.500 vệ tinh Starlink đang hoạt động trên quỹ đạo, theo nhà thiên văn học Jonathan McDowell của Đại học Harvard, người theo dõi chòm sao này. Cuối cùng, SpaceX hy vọng sẽ tăng gấp năm lần quy mô của đội vệ tinh này, với mục tiêu phóng tổng cộng 42.000 vệ tinh Starlink, theo Space.com. Con số này chưa kể đến hàng ngàn vệ tinh khác hiện đang quay quanh Trái Đất.
"Đây là lần đầu tiên trong lịch sử chúng ta có quá nhiều vệ tinh trên quỹ đạo cùng một lúc," Oliveira nói. "Vì vậy, hiện tại, chúng ta có các vệ tinh tái nhập gần như mỗi tuần. Và có thể, trong những tháng hoặc năm tới, là mỗi ngày." Việc hiểu rõ những thay đổi trong hoạt động mặt trời tác động như thế nào đến tuổi thọ và quá trình tái nhập của chúng sẽ trở nên cực kỳ quan trọng khi quỹ đạo Trái Đất ngày càng trở nên đông đúc.
Nghiên cứu này một lần nữa nhấn mạnh sự phức tạp và những rủi ro tiềm ẩn của việc triển khai các chòm sao vệ tinh quy mô lớn. Việc cân bằng giữa lợi ích của việc phủ sóng internet toàn cầu và việc đảm bảo an toàn cho không gian quỹ đạo cũng như mặt đất là một thách thức lớn đối với các công ty như SpaceX và các cơ quan quản lý trên toàn thế giới.
