Máy đo động đất giúp truy vết rác vũ trụ khi lao vào khí quyển

Trong bối cảnh đó, một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Science cho thấy các mạng lưới đo địa chấn có thể trở thành một công cụ hiệu quả để định vị và theo dõi các mảnh vỡ không gian thông qua các “tiếng nổ siêu âm” phát sinh khi chúng lao vào bầu khí quyển.

Nghiên cứu do Benjamin Fernando (Đại học Johns Hopkins) đứng đầu tập trung vào một sự kiện cụ thể xảy ra năm 2024, khi một mô-đun bị loại bỏ từ tàu vũ trụ có người lái Shenzhou-15 của Trung Quốc quay trở lại bầu khí quyển trên khu vực Nam California. Khi một vật thể lớn di chuyển với tốc độ siêu âm và bắt đầu vỡ ra, nó tạo ra các sóng xung kích lan truyền trong khí quyển. Những sóng này, tương tự như sóng từ một vụ nổ, có thể truyền xuống mặt đất và được các máy đo địa chấn ghi nhận.

Bằng cách phân tích thời gian và cường độ của các tín hiệu đó từ hơn 120 trạm địa chấn, nhóm nghiên cứu đã tái dựng được đường đi của vật thể với độ chính xác cao hơn đáng kể so với các ước tính dựa trên radar quỹ đạo.

Cụ thể, dữ liệu địa chấn cho phép họ xác định quỹ đạo tái nhập của mô-đun này lệch gần 30km về phía nam so với dự đoán ban đầu. Kết quả đó cho thấy, khi vật thể đã bắt đầu vỡ vụn trong khí quyển, giai đoạn mà các hệ thống theo dõi từ không gian gặp nhiều hạn chế, các phép đo từ mặt đất lại cung cấp thông tin quan trọng và kịp thời hơn. Ngoài vị trí, các chuỗi tín hiệu còn phản ánh quá trình phân mảnh liên tiếp của vật thể, từ đó cho phép ước đoán kích thước và động năng của các mảnh vỡ.

Mô-đun của Trung Quốc nặng khoảng 1,5 tấn và có kích thước hơn một mét. Sau khi tách khỏi tàu Shenzhou-15 vào năm 2023, nó bị bỏ lại trên một quỹ đạo suy giảm và cuối cùng rơi trở lại Trái đất một cách không kiểm soát. Khi đi vào khí quyển dày đặc, mô-đun này đã vỡ thành nhiều mảnh nhỏ, tạo ra hàng loạt tiếng nổ siêu âm mà các trạm địa chấn ở California ghi nhận được. Mặc dù không có mảnh vỡ nào được báo cáo tìm thấy trên mặt đất, khiến việc kiểm chứng trực tiếp quỹ đạo còn hạn chế, các nhà nghiên cứu cho rằng sự phù hợp giữa dữ liệu địa chấn và các mô hình vật lý cho thấy phương pháp này có độ tin cậy đáng kể.

Ý nghĩa của nghiên cứu vượt xa một trường hợp đơn lẻ. Nhóm của Fernando đã thử nghiệm phương pháp tương tự với hàng chục sự kiện khác, bao gồm cả các mảnh vỡ từ ba chuyến bay thử nghiệm Starship không thành công của SpaceX tại Texas. Điều này cho thấy các mạng lưới địa chấn toàn cầu, vốn đã tồn tại để giám sát động đất và cả các vụ thử hạt nhân, có thể được tận dụng như một “hệ thống cảm biến” bổ sung để theo dõi rác vũ trụ đang rơi.

Mối quan tâm đối với rác vũ trụ ngày càng lớn khi số lượng vệ tinh trên quỹ đạo tăng vọt. Chỉ trong hơn một thập kỷ, hàng chục nghìn vệ tinh mới, bao gồm các chòm sao internet như Starlink của SpaceX, đã được phóng lên. Mặc dù các nhà vận hành thường khẳng định vệ tinh của họ sẽ cháy rụi hoàn toàn khi tái nhập khí quyển, giới khoa học lưu ý rằng bằng chứng thực nghiệm về điều này còn hạn chế. Nguy cơ, dù nhỏ, vẫn tồn tại rằng các mảnh vỡ có thể rơi xuống đất liền hoặc va chạm với máy bay đang bay, đặt ra yêu cầu phải cải thiện khả năng theo dõi và cảnh báo.

Về lâu dài, mục tiêu của phương pháp địa chấn là rút ngắn tối đa thời gian giữa lúc một vật thể bắt đầu tái nhập và lúc các cơ quan chức năng có được ước tính đáng tin cậy về vị trí, tốc độ và hướng rơi của nó, lý tưởng là trong vòng vài phút hoặc thậm chí vài giây. Ở những khu vực xa xôi như Nam Thái Bình Dương, nơi nhiều vật thể lớn được dự kiến sẽ rơi xuống, các trạm theo dõi sóng hạ âm phục vụ giám sát thử nghiệm hạt nhân cũng có thể đóng vai trò tương tự. Đây cũng là khu vực NASA dự kiến cho Trạm Vũ trụ Quốc tế “hạ cánh” có kiểm soát trong những năm tới, với sự hỗ trợ của các phương tiện do SpaceX phát triển.

HÙNG LÂM