3 vệ tinh gặp tai nạn do cực đại mặt trời mạnh bất thường

Hoạt động của Mặt Trời đem đến cực quang huyền ảo, nhưng cũng tác động khủng khiếp đến các vệ tinh tầm thấp của Trái Đất.

Đầu tháng 11 vừa qua, 3 vệ tinh nhỏ của Úc đã bốc cháy trong khí quyển Trái Đất.

Khi một vệ tinh bay trên quỹ đạo tầm thấp (từ 2.000 km trở xuống), nó sẽ dần dần phân rã trong quá trình hạ độ cao và cuối cùng sẽ bốc cháy. Nhưng 3 vệ tinh hình khối nói trên của Úc, có tên Binar 2, 3 và 4, đã bị rơi sớm hơn nhiều so với kế hoạch. Chúng chỉ bay được vẻn vẹn 2 tháng trên quỹ đạo trong khi nhiệm vụ được giao là 6 tháng.

Nguyên nhân chính là hoạt động cực đại của Mặt Trời.

Trong vài năm trở lại đây, hoạt động cực đại của Mặt Trời đã làm các cơ quan sử dụng vệ tinh phải đau đầu, và tình hình ngày càng tồi tệ hơn.

Vì sao Mặt Trời hoạt động mạnh như vậy?

Hoạt động của Mặt Trời bao gồm các hiện tượng như đốm Mặt Trời, bão Mặt Trời và gió Mặt Trời. Trong đó, gió Mặt Trời là luồng hạt điện tích di chuyển về phía Trái Đất. Những hiện tượng này sinh ra do từ trường của Mặt Trời liên tục thay đổi và theo chu kỳ mạnh – yếu 11 năm.

Mặc dù chúng ta biết có chu kỳ này nhưng hoạt động cụ thể của Mặt Trời vẫn rất khó dự đoán. Hiểu biết của chúng ta về động lực học phức tạp và dự báo hoạt động Mặt Trời còn ở giai đoạn rất sơ khai. Trong vài tháng qua, chỉ số hoạt động của ngôi sao này cao hơn 1,5 lần so với dự đoán.

Tác động của thời tiết không gian

Thời tiết không gian gây ra những tác động môi trường bắt nguồn từ bên ngoài khí quyển Trái Đất mà chủ yếu là do Mặt Trời. Nó ảnh hưởng đến hoạt động của con người theo nhiều cách khác nhau mà có lúc chúng ta nhận ra nhưng cũng có lúc không hề biết.

Biểu hiện rõ ràng nhất của thời tiết không gian là sự xuất hiện cực quang. Trong vài tháng qua, cực quang hiện ra rõ hơn và ở gần xích đạo hơn so với hai thập kỷ gần đây. Đây là kết quả của hoạt động Mặt Trời tăng mạnh.

Thời tiết không gian và đặc biệt là hoạt động của Mặt Trời cũng gây ra những thách thức cho các vệ tinh.

Ngôi sao này tăng cường hoạt động có nghĩa là có nhiều bão và gió Mặt Trời mạnh hơn. Do đó dòng hạt tích điện cao hơn có thể làm hỏng các bộ phận chạy điện trên các vệ tinh. Nó cũng có nghĩa là bức xạ ion hóa tăng lên, có thể làm gián đoạn liên lạc vô tuyến đường dài.

Đối với các vệ tinh ở quỹ đạo thấp, tác động nhất quán của hoạt động Mặt Trời dẫn đến năng lượng dư thừa được hấp thụ vào tầng khí quyển bên ngoài khiến tầng này phồng lên. Kết quả là tất cả các vệ tinh cách Trái Đất dưới 1.000 km đều vấp phải lực cản tăng lên khá nhiều của khí quyển. Đây là lực làm lệch quỹ đạo của chúng và khiến chúng rơi xuống Trái Đất.

Các vệ tinh đáng chú ý trong phạm vi này bao gồm Trạm Vũ trụ quốc tế và nhóm vệ tinh Starlink. Những vệ tinh này có bộ đẩy để chống lại hiệu ứng nói trên, nhưng việc hiệu chỉnh, sửa chữa rất tốn kém.

Ngoài ra, quỹ đạo tầm thấp còn chứa nhiều vệ tinh khác, ví dụ như các vệ tinh hình khối Binar. Chúng hiếm khi được trang bị công cụ điều chỉnh độ cao cho nên hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết không gian.

Điều gì đã xảy ra với Binar?

Chương trình Không gian Binar là chương trình nghiên cứu vệ tinh của Trường Đại học Curtin, Úc, có mục tiêu nâng cao hiểu biết về Hệ Mặt Trời và giảm bớt rào cản hoạt động trong không gian.

Vệ tinh Binar 1 được phóng vào tháng 9/2021, tức là thời điểm Mặt Trời hoạt động khá “nhẹ nhàng” và vệ tinh này hoàn thành nhiệm vụ bay 365 ngày của nó. Tiếp theo là Binar 2, 3 và 4 được lên kế hoạch hoạt động khoảng 6 tháng. Trên thực tế, chúng mới bay được 2 tháng trên quỹ đạo thì đã bị đốt cháy.

Các nhà khoa học dự báo sau giai đoạn cực đại hiện nay, Mặt Trời sẽ giảm bớt hoạt động vào năm 2026 và đi đến cực tiểu vào năm 2030.

Mặc dù chưa hoàn thành nhiệm vụ, nhưng chương trình Không gian Binar đã chứng minh rõ những tác động mạnh mẽ của hoạt động Mặt Trời đến các hoạt động không gian.

Tuy mất Binar 2, 3 và 4 là điều đáng tiếc, nhưng chúng đã triển khai được những bước đầu tiên của cả chương trình. Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ phóng các vệ tinh thay thế vào thời gian thời tiết ôn hòa hơn.