Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) từ lâu đã được xem như một “đứa trẻ khó chiều” (problem child).

Tiền đồn trên quỹ đạo này đang gặp phải hàng loạt vấn đề như các vết nứt, rò rỉ chất làm mát và không khí, thậm chí cả một mùi bất ngờ vừa xuất hiện gần đây từ tàu hàng Progress của Nga mới cập bến trạm. Bên cạnh đó, trạm còn thường xuyên đối mặt với những cuộc “chạm trán” tốc độ cao với rác vũ trụ, khiến ISS trở thành một nơi ở tiềm ẩn nhiều rủi ro.

Việc duy trì hoạt động của ISS đến năm 2030 vì thế là một vấn đề sẽ được nâng lên đặt xuống (touch-and-go) nhiều lần, trước khi trạm thực hiện cú “rời quỹ đạo an toàn và có kiểm soát” xuống một vùng đại dương xa xôi vào năm 2031. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều người đặt câu hỏi liệu cú lao mình “tự sát” này có thực sự an toàn, bởi nó có thể gây ô nhiễm không khí và nước trên Trái đất.

Cú lao mình kết thúc sứ mệnh này có thể sẽ rất ấn tượng khi nhiệt độ của ISS tăng lên cực độ trong quá trình lao vào bầu khí quyển Trái đất, biến trạm thành một khối cầu lửa cháy rực.

Vùng đại dương dự kiến cho cú hạ cánh kiểm soát của ISS là Khu vực Nam Thái Bình Dương không có người sinh sống, gần điểm Nemo – nơi được gọi là “địa cực khó tiếp cận của đại dương.” Đây là vùng xa đất liền nhất trên Trái đất và thường được biết đến là “nghĩa địa tàu vũ trụ” lớn nhất thế giới.

Khu vực biển xa xôi này cách đất liền gần nhất khoảng 2.685 km. Những điểm đất liền gần nhất bao gồm đảo Ducie thuộc quần đảo Pitcairn về phía bắc, đảo Motu Nui thuộc quần đảo Phục Sinh về phía đông bắc, và đảo Maher thuộc châu Nam Cực về phía nam.

Tuy nhiên, kế hoạch kết thúc nhiệm vụ của ISS đang dấy lên những mối quan ngại trong giới nghiên cứu môi trường và vũ trụ, với các chuyên gia cân nhắc giữa lợi ích và rủi ro (pros and cons) của việc cho ISS “nghỉ hưu”.

Nhiều ý kiến bày tỏ lo ngại về quá trình đốt cháy trạm trong khí quyển và những tác động đối với bầu không khí và nước biển Trái đất. Bên cạnh đó, còn có kịch bản “sai sót” khi các mảnh vỡ của trạm rơi xuống đất do quá trình tái nhập khí quyển thất bại.

Cảnh báo và kế hoạch kiểm soát

Đầu năm nay, Ủy ban Tư vấn An toàn Hàng không Vũ trụ (ASAP) – một hội đồng tư vấn báo cáo trực tiếp cho NASA và Quốc hội Mỹ – đã đưa ra báo cáo thường niên năm 2023. Trong đó, ASAP tái khẳng định khuyến nghị từ năm trước rằng “một khả năng hạ quỹ đạo có kiểm soát cho ISS cần được xây dựng càng sớm càng tốt.”

Trong bối cảnh phần cứng của trạm ngày càng già cỗi và thời điểm kết thúc sứ mệnh đang đến gần, ASAP nhấn mạnh rằng “cần lưu ý khả năng xảy ra sự cố nghiêm trọng hoặc thảm họa mà không có cảnh báo trước, đòi hỏi phải xử lý hủy bỏ an toàn ngay lập tức đối với trạm bị hư hỏng.”

“Cần phải gấp rút xác định kế hoạch rời quỹ đạo, điều đã được nhấn mạnh lần đầu từ năm 2012, nay càng trở nên cấp bách hơn trước thời điểm kết thúc sứ mệnh đang đến gần,” báo cáo của ASAP gửi NASA nhấn mạnh.

Phương án tốt nhất

Tháng 6 vừa qua, NASA công bố chọn SpaceX để thiết kế Phương tiện Hạ quỹ đạo của Hoa Kỳ, với hợp đồng trị giá lên đến 843 triệu USD. Một tài liệu của NASA về việc chủ động hạ quỹ đạo ISS kết luận rằng “sử dụng một phương tiện hạ quỹ đạo do Hoa Kỳ phát triển, với điểm đến cuối cùng tại một khu vực xa xôi trên đại dương, là phương án tốt nhất cho giai đoạn cuối đời của trạm.”

Với việc NASA lựa chọn SpaceX để đưa toàn bộ cấu trúc xuống một lần, “dường như lộ trình thủ tục đã được định hình,” Leonard Schulz, một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Địa cầu và Vật lý Ngoài Trái đất thuộc Đại học Kỹ thuật Braunschweig, Đức, nhận định.

“Xét đến khối lượng lớn tới 450 tấn — bằng một nửa tổng khối lượng các vật thể nhân tạo tái nhập khí quyển năm 2019 và một phần ba khối lượng tái nhập năm 2023 — điều này chỉ làm tăng thêm vấn đề cho khí quyển do quá trình tái nhập gây ra,” Schulz nói. “Chúng ta có thể sẽ cần xem xét kỹ hơn trong tương lai những gì mà quá trình tái nhập này có thể gây ra cho khí quyển, đặc biệt về các chất thải phát tán.”

Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) từ lâu đã được xem như một “đứa trẻ khó chiều” (problem child).

Tiền đồn trên quỹ đạo này đang gặp phải hàng loạt vấn đề như các vết nứt, rò rỉ chất làm mát và không khí, thậm chí cả một mùi bất ngờ vừa xuất hiện gần đây từ tàu hàng Progress của Nga mới cập bến trạm. Bên cạnh đó, trạm còn thường xuyên đối mặt với những cuộc “chạm trán” tốc độ cao với rác vũ trụ, khiến ISS trở thành một nơi ở tiềm ẩn nhiều rủi ro.

Việc duy trì hoạt động của ISS đến năm 2030 vì thế là một vấn đề sẽ được nâng lên đặt xuống (touch-and-go) nhiều lần, trước khi trạm thực hiện cú “rời quỹ đạo an toàn và có kiểm soát” xuống một vùng đại dương xa xôi vào năm 2031. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều người đặt câu hỏi liệu cú lao mình “tự sát” này có thực sự an toàn, bởi nó có thể gây ô nhiễm không khí và nước trên Trái đất.

Cú lao mình kết thúc sứ mệnh này có thể sẽ rất ấn tượng khi nhiệt độ của ISS tăng lên cực độ trong quá trình lao vào bầu khí quyển Trái đất, biến trạm thành một khối cầu lửa cháy rực.

Vùng đại dương dự kiến cho cú hạ cánh kiểm soát của ISS là Khu vực Nam Thái Bình Dương không có người sinh sống, gần điểm Nemo – nơi được gọi là “địa cực khó tiếp cận của đại dương.” Đây là vùng xa đất liền nhất trên Trái đất và thường được biết đến là “nghĩa địa tàu vũ trụ” lớn nhất thế giới.

Khu vực biển xa xôi này cách đất liền gần nhất khoảng 2.685 km. Những điểm đất liền gần nhất bao gồm đảo Ducie thuộc quần đảo Pitcairn về phía bắc, đảo Motu Nui thuộc quần đảo Phục Sinh về phía đông bắc, và đảo Maher thuộc châu Nam Cực về phía nam.

Tuy nhiên, kế hoạch kết thúc nhiệm vụ của ISS đang dấy lên những mối quan ngại trong giới nghiên cứu môi trường và vũ trụ, với các chuyên gia cân nhắc giữa lợi ích và rủi ro (pros and cons) của việc cho ISS “nghỉ hưu”.

Nhiều ý kiến bày tỏ lo ngại về quá trình đốt cháy trạm trong khí quyển và những tác động đối với bầu không khí và nước biển Trái đất. Bên cạnh đó, còn có kịch bản “sai sót” khi các mảnh vỡ của trạm rơi xuống đất do quá trình tái nhập khí quyển thất bại.

Cảnh báo và kế hoạch kiểm soát

Đầu năm nay, Ủy ban Tư vấn An toàn Hàng không Vũ trụ (ASAP) – một hội đồng tư vấn báo cáo trực tiếp cho NASA và Quốc hội Mỹ – đã đưa ra báo cáo thường niên năm 2023. Trong đó, ASAP tái khẳng định khuyến nghị từ năm trước rằng “một khả năng hạ quỹ đạo có kiểm soát cho ISS cần được xây dựng càng sớm càng tốt.”

Trong bối cảnh phần cứng của trạm ngày càng già cỗi và thời điểm kết thúc sứ mệnh đang đến gần, ASAP nhấn mạnh rằng “cần lưu ý khả năng xảy ra sự cố nghiêm trọng hoặc thảm họa mà không có cảnh báo trước, đòi hỏi phải xử lý hủy bỏ an toàn ngay lập tức đối với trạm bị hư hỏng.”

“Cần phải gấp rút xác định kế hoạch rời quỹ đạo, điều đã được nhấn mạnh lần đầu từ năm 2012, nay càng trở nên cấp bách hơn trước thời điểm kết thúc sứ mệnh đang đến gần,” báo cáo của ASAP gửi NASA nhấn mạnh.

Phương án tốt nhất

Tháng 6 vừa qua, NASA công bố chọn SpaceX để thiết kế Phương tiện Hạ quỹ đạo của Hoa Kỳ, với hợp đồng trị giá lên đến 843 triệu USD. Một tài liệu của NASA về việc chủ động hạ quỹ đạo ISS kết luận rằng “sử dụng một phương tiện hạ quỹ đạo do Hoa Kỳ phát triển, với điểm đến cuối cùng tại một khu vực xa xôi trên đại dương, là phương án tốt nhất cho giai đoạn cuối đời của trạm.”

Với việc NASA lựa chọn SpaceX để đưa toàn bộ cấu trúc xuống một lần, “dường như lộ trình thủ tục đã được định hình,” Leonard Schulz, một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Địa cầu và Vật lý Ngoài Trái đất thuộc Đại học Kỹ thuật Braunschweig, Đức, nhận định.

“Xét đến khối lượng lớn tới 450 tấn — bằng một nửa tổng khối lượng các vật thể nhân tạo tái nhập khí quyển năm 2019 và một phần ba khối lượng tái nhập năm 2023 — điều này chỉ làm tăng thêm vấn đề cho khí quyển do quá trình tái nhập gây ra,” Schulz nói. “Chúng ta có thể sẽ cần xem xét kỹ hơn trong tương lai những gì mà quá trình tái nhập này có thể gây ra cho khí quyển, đặc biệt về các chất thải phát tán.”

Ô nhiễm đại dương và khí quyển

Những lo ngại về mảnh vỡ không gian rơi xuống đại dương từ các vật thể tái nhập quỹ đạo “về nguyên tắc là hoàn toàn hợp lý,” theo nhà vật lý Luciano Anselmo làm việc tại Phòng Thí nghiệm Động lực Bay Không gian thuộc Viện Khoa học Thông tin và Công nghệ ở Pisa, Ý.

“Tuy nhiên, trong khoa học và công nghệ, các lập luận định lượng cũng rất quan trọng, và các vật thể tái nhập quỹ đạo chỉ đóng góp một phần rất nhỏ vào ô nhiễm đại dương,” Anselmo nói. Từ khi kỷ nguyên không gian bắt đầu, khối lượng tái nhập từ quỹ đạo và phát tán xuống đất liền, đại dương và khí quyển chỉ vào khoảng vài chục nghìn tấn, ông cho biết — ít hơn cả khối lượng của một chiến hạm bị đánh chìm trong Thế chiến II.

“Ngay cả ISS, với khối lượng khoảng 400 tấn, cũng chỉ là một phần nhỏ so với khối lượng của tất cả các con tàu và hàng hóa bị đánh chìm mỗi năm, chưa kể đến các dạng rác thải biển và ô nhiễm khác,” Anselmo nói thêm.

Xét về mặt định lượng tương đối, các vụ tái nhập quỹ đạo — bao gồm cả ISS, và có thể cả các vụ phóng không gian — chưa phải là nguồn ô nhiễm đại dương đáng kể so với các hoạt động ô nhiễm do con người gây ra (anthropogenic activities) và các hiện tượng tự nhiên khác, Anselmo cho biết.

Đổ rác có kiểm soát

Trong khi đó, vẫn có những ý kiến khác đánh giá về việc “chôn sâu” (deep-sixing) ISS. Ví dụ, Văn phòng Quản lý Nước của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đang nghiên cứu vấn đề phức tạp này.

Các nhóm vận động bảo vệ đại dương, như Ocean Conservancy, cũng đã bày tỏ lo ngại về việc sử dụng các vùng biển làm nơi đổ mọi loại rác thải của con người, từ nhựa, lốp xe, chất thải phóng xạ đến rác thải không gian.

Một tiếng nói khác trong cuộc thảo luận về hạ quỹ đạo ISS là David Santillo, nhà khoa học cấp cao của Greenpeace International tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu của Greenpeace, Đại học Exeter, Vương quốc Anh.

Santillo nói rằng Greenpeace từ lâu đã quan tâm đến vấn đề đổ rác thải không gian xuống các đại dương trên Trái đất. Mối quan ngại này bắt đầu từ việc hạ quỹ đạo Trạm Vũ trụ Mir của Nga vào năm 2001. Quá trình tái nhập kiểm soát của Mir, với khối lượng 130 tấn, diễn ra trên Nam Thái Bình Dương, gần Nadi, Fiji.

Thiếu khung pháp lý

“Hiện tại, không có khung pháp lý quốc tế nào cho vấn đề này, đó là lý do chúng tôi đã nêu ra từ nhiều năm trước liên quan đến Mir và tiếp tục theo dõi từ sau đó,” Santillo nói.

Santillo gợi ý rằng Công ước London và Nghị định thư London  nhằm bảo vệ môi trường biển khỏi các hoạt động của con người có thể là khuôn khổ hợp lý để đưa vấn đề hạ quỹ đạo ISS vào xem xét và có thể khởi xướng các thủ tục thiết lập quy định. Điều này có thể mang lại sự nhất quán trong cách tiếp cận ở cấp độ quốc tế, Santillo cho biết, “nhưng cho đến nay, chưa có quy định cụ thể nào được đưa ra, và sẽ mất vài năm để đạt được, nếu chúng ta có thể đồng thuận về hướng đi này.”

Tuy nhiên, khi thời gian trôi qua và sự quan tâm đến cách kết thúc an toàn ISS ngày càng tăng, nhiều tổ chức có khả năng sẽ nêu ra vấn đề mới nổi này, tức là việc xử lý các thiết bị không gian bị loại bỏ bằng cách thả xuống biển.

“Rõ ràng, sẽ có người không hài lòng; những người này quan tâm đến môi trường đại dương hơn là môi trường không gian, điều này là hợp lý, nhưng không có nhiều lựa chọn, và việc tái nhập không kiểm soát là tồi tệ nhất,” Darren McKnight, chuyên gia kỹ thuật cấp cao tại LeoLabs, một công ty giám sát các hoạt động trong không gian để xác định các mối đe dọa đối với an toàn và an ninh, cho biết.

“Nếu không ai chịu trả chi phí để giữ ISS trên quỹ đạo, nơi nếu không thể điều khiển được, nó sẽ trở thành mục tiêu dễ dàng cho các va chạm tiềm ẩn, thì câu hỏi sẽ là tái nhập có kiểm soát hay là không kiểm soát,” McKnight nói.

McKnight lưu ý, bạn có thể tháo rời ISS và đưa nó xuống từng phần, nhưng đó là một phương án rất tốn kém. Hoặc có thể đóng gói toàn bộ và gửi nó lên một quỹ đạo Trái Đất cao hơn hoặc một quỹ đạo thoát ra khỏi hành tinh, cả hai đều cực kỳ đắt đỏ, ông cho biết.

Trạm Vũ trụ Quốc tế chụp từ tàu SpaceX Crew Dragon Endeavour trong một chuyến bay vòng quanh trạm sau khi tách khỏi cổng đối diện không gian của module Harmony vào ngày 8-11-2021. Ảnh: NASA

Minh họa về Phương tiện Hạ quỹ đạo Hoa Kỳ do SpaceX cung cấp, được lên kế hoạch sẽ đưa Trạm Vũ trụ Quốc tế đến một kết cục rực lửa. Ảnh: SpaceX

Những lo ngại về mảnh vỡ không gian rơi xuống đại dương từ các vật thể tái nhập quỹ đạo “về nguyên tắc là hoàn toàn hợp lý,” theo nhà vật lý Luciano Anselmo làm việc tại Phòng Thí nghiệm Động lực Bay Không gian thuộc Viện Khoa học Thông tin và Công nghệ ở Pisa, Ý.

“Tuy nhiên, trong khoa học và công nghệ, các lập luận định lượng cũng rất quan trọng, và các vật thể tái nhập quỹ đạo chỉ đóng góp một phần rất nhỏ vào ô nhiễm đại dương,” Anselmo nói. Từ khi kỷ nguyên không gian bắt đầu, khối lượng tái nhập từ quỹ đạo và phát tán xuống đất liền, đại dương và khí quyển chỉ vào khoảng vài chục nghìn tấn, ông cho biết — ít hơn cả khối lượng của một chiến hạm bị đánh chìm trong Thế chiến II.

“Ngay cả ISS, với khối lượng khoảng 400 tấn, cũng chỉ là một phần nhỏ so với khối lượng của tất cả các con tàu và hàng hóa bị đánh chìm mỗi năm, chưa kể đến các dạng rác thải biển và ô nhiễm khác,” Anselmo nói thêm.

Xét về mặt định lượng tương đối, các vụ tái nhập quỹ đạo — bao gồm cả ISS, và có thể cả các vụ phóng không gian — chưa phải là nguồn ô nhiễm đại dương đáng kể so với các hoạt động ô nhiễm do con người gây ra (anthropogenic activities) và các hiện tượng tự nhiên khác, Anselmo cho biết.

Đổ rác có kiểm soát

Trong khi đó, vẫn có những ý kiến khác đánh giá về việc “chôn sâu” (deep-sixing) ISS. Ví dụ, Văn phòng Quản lý Nước của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đang nghiên cứu vấn đề phức tạp này.

Các nhóm vận động bảo vệ đại dương, như Ocean Conservancy, cũng đã bày tỏ lo ngại về việc sử dụng các vùng biển làm nơi đổ mọi loại rác thải của con người, từ nhựa, lốp xe, chất thải phóng xạ đến rác thải không gian.

Một tiếng nói khác trong cuộc thảo luận về hạ quỹ đạo ISS là David Santillo, nhà khoa học cấp cao của Greenpeace International tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu của Greenpeace, Đại học Exeter, Vương quốc Anh.

Santillo nói rằng Greenpeace từ lâu đã quan tâm đến vấn đề đổ rác thải không gian xuống các đại dương trên Trái đất. Mối quan ngại này bắt đầu từ việc hạ quỹ đạo Trạm Vũ trụ Mir của Nga vào năm 2001. Quá trình tái nhập kiểm soát của Mir, với khối lượng 130 tấn, diễn ra trên Nam Thái Bình Dương, gần Nadi, Fiji.

Thiếu khung pháp lý

“Hiện tại, không có khung pháp lý quốc tế nào cho vấn đề này, đó là lý do chúng tôi đã nêu ra từ nhiều năm trước liên quan đến Mir và tiếp tục theo dõi từ sau đó,” Santillo nói.

Santillo gợi ý rằng Công ước London và Nghị định thư London  nhằm bảo vệ môi trường biển khỏi các hoạt động của con người có thể là khuôn khổ hợp lý để đưa vấn đề hạ quỹ đạo ISS vào xem xét và có thể khởi xướng các thủ tục thiết lập quy định. Điều này có thể mang lại sự nhất quán trong cách tiếp cận ở cấp độ quốc tế, Santillo cho biết, “nhưng cho đến nay, chưa có quy định cụ thể nào được đưa ra, và sẽ mất vài năm để đạt được, nếu chúng ta có thể đồng thuận về hướng đi này.”

Tuy nhiên, khi thời gian trôi qua và sự quan tâm đến cách kết thúc an toàn ISS ngày càng tăng, nhiều tổ chức có khả năng sẽ nêu ra vấn đề mới nổi này, tức là việc xử lý các thiết bị không gian bị loại bỏ bằng cách thả xuống biển.

“Rõ ràng, sẽ có người không hài lòng; những người này quan tâm đến môi trường đại dương hơn là môi trường không gian, điều này là hợp lý, nhưng không có nhiều lựa chọn, và việc tái nhập không kiểm soát là tồi tệ nhất,” Darren McKnight, chuyên gia kỹ thuật cấp cao tại LeoLabs, một công ty giám sát các hoạt động trong không gian để xác định các mối đe dọa đối với an toàn và an ninh, cho biết.

“Nếu không ai chịu trả chi phí để giữ ISS trên quỹ đạo, nơi nếu không thể điều khiển được, nó sẽ trở thành mục tiêu dễ dàng cho các va chạm tiềm ẩn, thì câu hỏi sẽ là tái nhập có kiểm soát hay là không kiểm soát,” McKnight nói.

McKnight lưu ý, bạn có thể tháo rời ISS và đưa nó xuống từng phần, nhưng đó là một phương án rất tốn kém. Hoặc có thể đóng gói toàn bộ và gửi nó lên một quỹ đạo Trái Đất cao hơn hoặc một quỹ đạo thoát ra khỏi hành tinh, cả hai đều cực kỳ đắt đỏ, ông cho biết.

Trạm Vũ trụ Quốc tế chụp từ tàu SpaceX Crew Dragon Endeavour trong một chuyến bay vòng quanh trạm sau khi tách khỏi cổng đối diện không gian của module Harmony vào ngày 8-11-2021. Ảnh: NASA

Minh họa về Phương tiện Hạ quỹ đạo Hoa Kỳ do SpaceX cung cấp, được lên kế hoạch sẽ đưa Trạm Vũ trụ Quốc tế đến một kết cục rực lửa. Ảnh: SpaceX