Cộng đồng công nghệ đang sôi nổi tranh luận về những gì xảy ra khi vệ tinh rơi trở lại Trái Đất. Với việc SpaceX đưa một hoặc hai vệ tinh Starlink ra khỏi quỹ đạo mỗi ngày, các câu hỏi đang nổi lên về tác động môi trường của việc đốt cháy tàu vũ trụ trong bầu khí quyển của chúng ta. Trong khi ngành công nghiệp vũ trụ tập trung vào việc tránh các va chạm trên quỹ đạo, các nhà khoa học và những người bình luận trực tuyến đang lo ngại về một loại ô nhiễm khác—một loại có thể ảnh hưởng đến bầu khí quyển hành tinh theo những cách mà chúng ta mới chỉ bắt đầu hiểu.
Vấn đề Nhôm: Vệ tinh so với Thiên thạch
Một điểm thảo luận trọng tâm xoay quanh việc liệu ô nhiễm từ vệ tinh tái nhập có phải là một mối đe dọa môi trường đáng kể hay không. Một số người bình luận chỉ ra rằng bầu khí quyển của Trái Đất tự nhiên xử lý khoảng 100 tấn vật chất ngoài Trái Đất mỗi ngày, chủ yếu từ thiên thạch. Với việc các vệ tinh mini V2 của Starlink nặng khoảng 800kg mỗi chiếc, lập luận này cho rằng đây là một gánh nặng bổ sung tối thiểu.
Tuy nhiên, sự khác biệt về thành phần rất quan trọng. Trong khi các mảnh vụn vũ trụ tự nhiên chứa ít hơn 1% nhôm, thì vệ tinh chủ yếu được làm từ nhôm. Sự khác biệt này là quan trọng bởi vì các sol khí nhôm trong tầng thượng khí quyển có khả năng kích hoạt các phản ứng hóa học ảnh hưởng đến tầng ozone. Như một người bình luận đã lưu ý, nghiên cứu chỉ ra rằng các lần tái nhập của vệ tinh vào năm 2022 đã gây ra mức tăng 29,5% lượng nhôm trong khí quyển so với mức tự nhiên.
Một khác biệt chính là vệ tinh có rất nhiều nhôm - một nguyên tố nhẹ - trong khi thiên thạch thì không. Ước tính tôi từng thấy cho thấy lượng Nhôm trong tầng thượng khí quyển sẽ bị chi phối bởi sự tan rã của vệ tinh.
So sánh Nhôm trong Khí quyển
- Nhôm tự nhiên từ thiên thạch: ~141 tấn/năm
- Nhôm có nguồn gốc từ vệ tinh (2022): Tăng 29,5% so với mức tự nhiên
- Lượng nhôm phát thải từ vệ tinh (2022): ~17 tấn oxit nhôm
- Tổn thất từ quá trình luyện nhôm công nghiệp: Lên tới 565.000 tấn bị bay hơi hàng năm (xâm nhập vào tầng khí quyển thấp)
Hội chứng Kessler so với Ô nhiễm Khí quyển
Cuộc thảo luận tiết lộ một sự căng thẳng thú vị giữa hai mối quan ngại về môi trường không gian. Trong khi bài báo gốc tập trung vào hội chứng Kessler—kịch bản va chạm phản ứng dây chuyền có thể khiến các quỹ đạo không thể sử dụng được—thì những người bình luận đang đặt câu hỏi liệu ô nhiễm khí quyển có phải là mối đe dọa trước mắt hơn hay không. Các vệ tinh Starlink hoạt động dưới 600km, nơi lực cản khí quyển tự nhiên đưa chúng ra khỏi quỹ đạo trong vòng vài năm, khiến chúng ít đáng lo ngại về rác vũ trụ dài hạn hơn so với vệ tinh ở độ cao lớn hơn.
Các chòm sao được đề xuất của Trung Quốc ở độ cao trên 1.000km đã thu hút sự quan tâm đặc biệt trong các cuộc thảo luận, vì các mảnh vỡ ở độ cao đó có thể tồn tại trong nhiều thế kỷ. Điều này làm nổi bật cách các chòm sao vệ tinh khác nhau gây ra các rủi ro môi trường khác nhau—một số đe dọa tính bền vững của quỹ đạo, số khác có khả năng ảnh hưởng đến hóa học khí quyển.
Mối lo ngại về độ cao quỹ đạo
- Độ cao của Starlink: Dưới 600km (tự rơi khỏi quỹ đạo tự nhiên trong vài năm)
- Các chòm sao vệ tinh đề xuất của Trung Quốc: Trên 1.000km (mảnh vỡ tồn tại hàng thế kỷ)
- Vùng nguy cơ hội chứng Kessler: Khoảng 600-1.000km
Quy mô của Vấn đề
Phân tích từ cộng đồng cho thấy quy mô kinh tế của việc thay thế vệ tinh là có thể quản lý được đối với các công ty như SpaceX. Với doanh thu hàng năm ước tính khoảng 12 tỷ đô la Mỹ từ khoảng 10 triệu khách hàng, chi phí phóng vệ tinh thay thế dường như bền vững. Mỗi lần phóng Falcon 9 mang theo 60 vệ tinh có giá khoảng 15 triệu đô la Mỹ, chiếm một phần nhỏ trong lợi nhuận tiềm năng.
Điều khiến các nhà quan sát lo ngại là quy mô dự kiến. Khi nhiều công ty triển khai các siêu chòm sao theo kế hoạch của họ, chúng ta có thể thấy hàng chục vệ tinh tái nhập mỗi ngày. Thí nghiệm không kiểm soát được về việc sử dụng tầng thượng khí quyển của chúng ta như một lò đốt cho tàu vũ trụ khiến các nhà khoa học lo lắng, họ nhớ lại cách các mối đe dọa môi trường trước đây, như CFC và tầng ozone, chỉ được công nhận sau khi thiệt hại đáng kể đã xảy ra.
Quy mô vấn đề vệ tinh rời quỹ đạo
- Tốc độ hiện tại: 1-2 vệ tinh Starlink mỗi ngày
- Tốc độ dự kiến với các chòm sao đầy đủ: ~5 vệ tinh mỗi ngày
- Khối lượng Starlink V2 Mini: ~800kg mỗi chiếc
- Lượng thiên thạch tự nhiên: ~100 tấn mỗi ngày
Khoảng trống Nghiên cứu
Có lẽ khía cạnh đáng lo ngại nhất nổi lên từ các cuộc thảo luận là sự thiếu hụt nghiên cứu dứt khoát. Những người bình luận lưu ý rằng các nghiên cứu hiện có về tác động khí quyển dao động từ vấn đề này quá nhỏ đến chúng ta đã gặp rắc rối rồi. Bản thân sự không chắc chắn là đáng báo động, với các nhà khoa học kêu gọi nghiên cứu thêm về cách các sol khí kim loại có thể ảnh hưởng đến các kiểu khí hậu, hóa học ozone và thành phần khí quyển.
So sánh với khí thải từ luyện nhôm—nơi hàng trăm nghìn tấn nhôm bị bốc hơi hàng năm—cung cấp một số góc nhìn. Tuy nhiên, sự khác biệt quan trọng nằm ở độ cao: khí thải công nghiệp đi vào tầng khí quyển thấp hơn, trong khi các mảnh vỡ vệ tinh phân tán trực tiếp vào tầng bình lưu, nơi tác động của chúng ít được hiểu rõ và có khả năng tồn tại lâu hơn.
Cuộc tranh luận tiếp tục khi ngành công nghiệp vũ trụ mở rộng, với các thành viên cộng đồng kêu gọi đánh giá môi trường tốt hơn và có khả năng là các vật liệu thay thế cho vệ tinh trong tương lai. Như một người bình luận đã nói ngắn gọn, sự không chắc chắn đủ lớn đến mức chúng ta có thể đang gây hại cho tầng thượng khí quyển mà không hoàn toàn hiểu hết hậu quả.
Tham khảo: Starlink is burning up one or two satellites a day in Earth's atmosphere