Lí do vệ tinh mặc ‘giáp vàng’, vì sao chúng không rơi khỏi bầu trời?

1100 vệ tinh nhân tạo còn hoạt động trên quỹ đạo và hơn 2600 vệ tinh đã hỏng nhưng vẫn lơ lửng trên quỹ đạo. Các vệ tinh này đều được ‘mặc giáp’ và không dễ dàng để rơi khỏi bầu trời.

Sự thật vệ tinh được khoác ‘áo giáp vàng’

Thuật ngữ “vệ tinh” thường để chỉ một vệ tinh nhân tạo, nó là một vật thể do con người chế tạo và bay quanh Trái Đất (hay một thiên thể khác).

Hiện nay có khoảng 1100 vệ tinh nhân tạo đang làm việc trên quỹ đạo Trái Đất, gồm vệ tinh của các chính phủ cũng như của các công ty tư nhân. Ngoài ra còn khoảng 2600 vệ tinh không làm việc nữa nhưng vẫn đang bay trên đầu chúng ta.

Vệ tinh đầu tiên trên thế giới là Sputnik 1, do Liên Xô cũ phóng năm 1957. Vệ tinh “cao tuổi” nhất hiện còn bay trên quỹ đạo Trái Đất được phóng lên năm 1958, nhưng nó không còn làm việc nữa.

Các vệ tinh có kích cỡ khác nhau. Có cái to bằng chiếc ô tô bus loại nhỏ, nặng tới 6 tấn. Nhưng cũng có vệ tinh chỉ có kích thước hơn 10 cm và nặng 1kg.

Thông qua những số liệu đo ở một số nơi, các nhà khoa học cho rằng nhiệt độ tương đối của không gian bên ngoài vũ trụ dao động khoảng -270,42 độ C – bằng với nhiệt độ của bức xạ phông vi sóng vũ trụ.

Do đó vệ tinh, tàu vũ trụ khi đi vào không gian thực hiện nhiệm vụ cần có những “áo giáp” chuyên biệt để thích ứng với nhiệt độ khó lường trong vũ trụ.

Một trong những bí quyết giúp vệ tinh giữ nhiệt độ tốt nhất chính là miếng MLI (Multi-layer Insulation). Đây là một miếng cách nhiệt nhiều tầng có tác dụng ngăn thất thoát nhiệt qua quá trình bức xạ nhiệt.

Về cấu tạo, MLI tạo thành từ rất nhiều tấm phim có tính phản xạ nhiệt tốt làm giảm tối đa quá trình hấp thụ nhiệt lẫn thất thoát nhiệt. Các tấm phim này thường ghép lại với nhau thành những lớp lớn hơn, tuy nhiên yếu tố then chốt phải có khối lượng nhẹ thích hợp cho công việc ngoài không gian.

Nhôm là kim loại giữ nhiệt tốt lại có khối lượng nhẹ nên được ưu tiên sử dụng trong MLI. Màu vàng trên các vệ tinh không phải từ vàng thật mà chính là màu vàng từ nhôm.

Vì sao vệ tinh không rơi khỏi bầu trời?

Trong nửa thế kỷ qua, hơn 2500 vệ tinh đã tiếp bước vệ tinh đầu tiên bay vào không gian. Điều gì giúp chúng lơ lửng ở trên cao? Đó là sự cân bằng tinh tế giữa vận tốc (speed) của vệ tinh và sức hút của lực hấp dẫn (gravity).

Về cơ bản, vệ tinh liên tục rơi. Nhưng nếu di chuyển với vận tốc phù hợp, vệ tinh sẽ rơi với cùng tốc độ mà đường cong Trái đất dịch xa khỏi chúng, nghĩa là thay vì văng ra xa ngoài vũ trụ hay lao xuống Trái đất, chúng vẫn bay trên quỹ đạo hành tinh xanh.

Vệ tinh cũng cần được điều chỉnh thường xuyên để hoạt động suôn sẻ. Lực hấp dẫn của Trái đất mạnh hơn ở một số nơi và vệ tinh cũng có thể bị Mặt trời, Mặt trăng, thậm chí là sao Mộc hút lại.

Ngoài lực hấp dẫn, vệ tinh bay trên quỹ đạo Trái đất thấp như kính viễn vọng không gian Hubble cũng có thể lệch khỏi quỹ đạo bởi sức kéo của khí quyển.

Vệ tinh còn phải liên tục di chuyển khéo léo để tránh rác vũ trụ và các vật thể khác trên cao.

Vệ tinh nhân tạo của Việt Nam

Tháng 4/2008, Việt Nam đã thuê Pháp phóng thành công vệ tinh Vinasat-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh, với việc phóng được vệ tinh nhân tạo Việt Nam đã tiết kiệm 10 triệu USD mỗi năm. Việt Nam là nước thứ 93 phóng vệ tinh nhân tạo và là nước thứ 6 tại Đông Nam Á.

Theo các nguồn thông tin nước ngoài, tổng trị giá của dự án Vinasat-1 là 250 triệu USD, trong đó bao gồm chi phí mua vệ tinh và phí phóng vệ tinh, xây dựng trạm mặt đất, bảo hiểm… Dự tính vệ tinh hoạt động được từ 15 – 20 năm và được khoảng 20 công ty phụ trách.

Vinasat-2 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh của Việt Nam. Nó được đưa vào vũ trụ ngày 16/5/ 2012 tại bãi phóng Kourou ở Guyana bằng tên lửa Ariane5 ECA. Vinasat-2 có tổng kinh phí khoảng 260 – 280 triệu USD, được Thủ tướng thông qua và giao cho VNPT làm chủ đầu tư hồi tháng 12/2009.

Vệ tinh nhỏ F-1 được thiết kế và chế tạo bởi Phòng nghiên cứu không gian FSpace, trường Đại học FPT. F-1 vào không gian tháng 7/ 2012 ngoái từ phi thuyền HTV-3 tại Nhật Bản. Vệ tinh của FPT có hình dáng một khối lập phương cạnh 10 cm và nặng 1 kg.

Vệ tinh F-1 do nhóm FSpace bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo từ cuối năm 2008, với mục tiêu là phải “sống” trong không gian và phát tín hiệu về trạm điều khiển trái đất, chụp được ảnh độ phân giải thấp (640×480) của trái đất và tốc độ truyền dữ liệu từ vệ tinh đạt 1.200 bit/giây.

VNREDSat-1 là vệ tinh quan sát trái đất đầu tiên của Việt Nam. Vệ tinh có khả năng có khả năng chụp ảnh toàn bộ các khu vực trên bề mặt trái đất. VNREDSat-1 do công ty do Công ty EADS Astrium, Pháp, thiết kế và chế tạo. Vệ tinh được đưa vào quỹ đạo năm 2013.

8 giờ 55 sáng 18/1/2019, (giờ Hà Nội), vệ tinh MicroDragon của Việt Nam sản xuất đã tách thành công khỏi tên lửa Epsilon số 4 của Nhật Bản ở độ cao 511 km và đi vào quỹ đạo, bắt đầu làm việc trong không gian.

Đây là sản phẩm trong khuôn khổ của Dự án Trung tâm Vũ trụ Việt Nam và được phát triển bởi 36 học viên (là các cán bộ nghiên cứu của Trung tâm Vũ trụ Việt Nam) theo học tại 5 trường Đại học hàng đầu Nhật Bản: Đại học Tokyo, Đại học Keio, Đại học Hokkaido, Đại học Tohoku và Học viện Công nghệ Kyushu, dưới sự đào tạo và hướng dẫn của các giáo sư, chuyên gia trong trường từ 2013 – 2017.

Hiện nay, một vệ tinh khác là NanoDragon (10 kg) cũng đang được Trung tâm Vũ trụ Việt Nam nghiên cứu, phát triển, dự kiến sẽ được phóng lên vụ trụ vào cuối năm 2020.