Tại sao cần giảm phóng, tái sử dụng và tái chế trong không gian?

Nếu tiếp tục với tốc độ này, không gian sẽ không thể sử dụng được nữa, đặc biệt là khu vực quỹ đạo Trái Đất tầm thấp (LEO), ở độ cao 2.000 km. Hậu quả là chúng ta mất đi định vị GPS, Internet, giám sát Trái Đất và nhiều ứng dụng khác. Hiện nay, gần như mọi vệ tinh được phóng lên đều giống như một món đồ nhựa dùng một lần, nghĩa là dùng xong là bỏ, và trở thành rác vũ trụ. Loài người đang phải đối mặt với một bi kịch chung trong không gian: cho phép tất cả phóng tên vệ tinh và vật thể lên đó, nhưng không có sự điều phối nào, dẫn đến hậu quả là không còn sử dụng được nữa vùng không gian này. Cũng giống như cách chúng ta đang tìm cách bảo tồn hệ sinh thái trên Trái Đất cho các thế hệ tương lai, không gian vũ trụ cũng cần được xem như một môi trường đáng được bảo vệ. Trên thực tế, việc điều phối cách thức vận hành trong không gian là một yếu tố quan trọng để bảo vệ Trái Đất.

Việc sản xuất, phóng và vận hành vệ tinh cùng tên lửa tiêu tốn một lượng lớn tài nguyên và năng lượng, góp phần gây ra khí thải nhà kính và làm suy thoái môi trường. Các vụ phóng tên lửa thải ra nhiều chất ô nhiễm vào khí quyển, bao gồm carbon dioxide, bồ hóng và oxit nhôm, gây tổn hại tầng khí quyển và góp phần vào biến đổi khí hậu.

Hơn nữa, việc để các vệ tinh hư hỏng và các tầng tên lửa rơi không kiểm soát, cho phép chúng cháy rụi trong khí quyển, làm gia tăng ô nhiễm không khí và tạo ra nguy cơ các mảnh vỡ rơi xuống gây thiệt hại cho con người và tài sản trên Trái Đất. Chẳng hạn, vào năm 2024, một số bộ phận của SpaceX Dragon, bao gồm một mảnh có kích thước tương đương nắp ca pô xe hơi, đã rơi xuống vùng núi ở North Carolina. Cùng năm đó, một bộ phận bị bỏ đi từ Trạm Vũ trụ Quốc tế đã rơi xuyên qua mái nhà của một căn hộ ở Naples, Florida.

Đến đây, người ta nhắc đến “nền kinh tế không gian tuần hoàn”. Bước đầu tiên là thiết kế tàu vũ trụ bằng các vật liệu giúp giảm thiểu ô nhiễm và hạn chế rác thải. Bước thứ hai là sửa chữa các bộ phận hư hỏng của vệ tinh ngay trên quỹ đạo để kéo dài thời gian hoạt động. Bước thứ ba là tái chế vật liệu từ các vệ tinh không còn hoạt động để phục vụ các sứ mệnh mới, thay vì đưa chúng trở lại Trái Đất. Cuối cùng, chúng ta cần thu hồi và xử lý các mảnh rác vũ trụ để giảm nguy cơ va chạm và tận dụng lại các linh kiện có giá trị.

Tuy nhiên, việc hiện thực hóa một nền kinh tế không gian tuần hoàn sẽ đòi hỏi những công nghệ mới. Hiện tại, chúng ta chưa có các kỹ thuật để bảo trì tất cả tàu vũ trụ trên quỹ đạo, dù một số công ty và cơ quan vũ trụ đang nghiên cứu giải pháp. Chúng ta cần phát triển công nghệ để kéo dài tuổi thọ hoạt động của vệ tinh, giúp giảm bớt nhu cầu thay thế bằng các sứ mệnh tốn kém và tiêu hao nhiều tài nguyên. Cần có những tàu vũ trụ có khả năng tiếp cận, kết nối với các vệ tinh cũ và sử dụng robot để sửa chữa, tiếp nhiên liệu và nâng cấp chúng.

Ngoài ra, chúng ta cũng cần tìm ra cách để tái sử dụng và tái chế vệ tinh khi chúng kết thúc vòng đời hoạt động. Hiện nay, tất cả vệ tinh đều trở thành rác sau khi hoàn thành nhiệm vụ chính, và các vệ tinh mới lại được chế tạo hoàn toàn từ vật liệu mới. Đây là một sự lãng phí lớn. Các nhà nghiên cứu đang phát triển các phương pháp thu hồi vật liệu từ tàu vũ trụ không còn hoạt động để tích hợp vào các thiết bị mới, cũng như sử dụng các công nghệ giúp chế tạo vệ tinh mới từ các linh kiện tái chế.