Nhật Bản: Phát triển tia laser loại bỏ rác vũ trụ

Rác vũ trụ hình thành từ các vệ tinh cũ và thân tên lửa khi chúng va chạm ở tốc độ cao trên quỹ đạo. Những mảnh vụn cỡ vài mm được cho là có thể gây ra sự cố cho tàu vũ trụ và các vệ tinh đang hoạt động.

Hiện nay, với sự phát triển của các hoạt động liên quan đến không gian vũ trụ trên toàn cầu, nhu cầu theo dõi và loại bỏ các mảnh rác vụn ngày càng tăng. Nhiều nơi trên thế giới, bao gồm cả Nhật Bản, đang giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng vệ tinh.

Nghiên cứu của công ty EX-Fusion tạo sự khác biệt do áp dụng phương pháp xử lý rác vũ trụ từ mặt đất. Tháng 10/2023, EX-Fusion đã ký bản ghi nhớ với EOS Space Systems, một nhà thầu Australia sở hữu công nghệ dùng để phát hiện các mảnh vụn không gian.

Theo kế hoạch, công ty sẽ lắp đặt thiết bị bắn tia laser công suất cao bên trong đài thiên văn do EOS Space vận hành. Giai đoạn đầu tiên sẽ là thiết lập công nghệ laser để theo dõi các mảnh vụn có kích thước dưới 10 cm - những mảnh vụn thường khó nhắm mục tiêu từ mặt đất bằng tia laser.

Giai đoạn thứ hai, EX-Fusion và EOS Space sẽ cố gắng loại bỏ các mảnh rác vụn bằng cách tăng cường sức mạnh của chùm tia laser. Ý tưởng là bắn tia laser vào các mảnh vỡ từ hướng di chuyển ngược lại để làm chúng chậm lại. Tốc độ giảm sẽ khiến quỹ đạo di chuyển của các mảnh vụn giảm xuống cho tới khi đi vào bầu khí quyển Trái đất và bốc cháy.

Tia laser công suất cao thường được kết hợp với các loại vũ khí có khả năng bắn nổ các vật thể thành mảnh vụn. Tuy nhiên, theo EOS Space tia laser được thiết kế để loại bỏ các mảnh vụn không gian hoàn toàn khác với các tia laser cấp vũ khí.

Các loại vũ khí laser hiện nay thường sử dụng tia laser sợi quang có khả năng cắt, hàn kim loại và có thể tiêu diệt các mục tiêu như máy bay không người lái thông qua nhiệt sinh ra khi bắn liên tục. Trong khi đó, thiết bị loại bỏ rác vũ trụ sử dụng tia laser trạng thái rắn được bơm bằng đi-ốt bán dẫn - DPSS, có thể tác dụng lực lên các mảnh vụn chuyển động nhanh và làm giảm tốc độ giống như một chiếc phanh.

Quá trình tổng hợp laser đặc trưng của EX-Fusion cũng bao gồm laser DPSS, có thể tấn công bề mặt của viên nhiên liệu hydro có đường kính cỡ millimet và nén chúng lại để kích hoạt phản ứng nhiệt hạch. Theo giám đốc điều hành EX-Fusion, sức mạnh của tia laser trong việc loại bỏ rác vũ trụ thấp hơn nhiều so với phản ứng tổng hợp hạt nhân nhưng có chung những thách thức kỹ thuật. Điều này khiến việc loại bỏ rác vũ trụ trở thành một thử nghiệm hữu ích trên con đường thương mại hóa công nghệ nhiệt hạch.

Kế hoạch loại bỏ rác vũ trụ từ mặt đất của EX-Fusion hiện vẫn phải đối mặt với những rào cản liên quan đến độ chính xác và sức mạnh nhưng lại có ưu điểm là dễ dàng cải tiến và bảo trì vì thiết bị ở trên Trái Đất.