Nhật Bản nghiên cứu động cơ plasma có thể dọn dẹp rác thải ngoài không gian

Trong bảy mươi năm qua, con người đã phóng lên không gian hàng loạt vệ tinh và tên lửa đủ loại. Khi chúng làm xong nhiệm vụ thì có một số trở về mặt đất hoặc bốc cháy trong khí quyển, trong khi phần còn lại vẫn trôi nổi trên quỹ đạo và biến thành rác không gian. Hiện nay có khoảng 14 ngàn mảnh rác đang trôi trên quỹ đạo Trái Đất thấp và có nguy cơ va vào các vệ tinh đang hoạt động hoặc tên lửa được phóng lên. Nên một nhà nghiên cứu từ Đại học Tohoku (Nhật Bản) là Kazunori Takahashi đã đề xuất việc dùng một vệ tinh nhỏ có cấu trúc gồm 2 vòi xả ngược chiều nhau để tống những mảnh rác về lại bầu khí quyển và chúng sẽ cháy tan ở đó.

Trong vệ tinh gọi là “động cơ phun plasma theo hai hướng” của ông Takahashi, nó sẽ dùng luồng xả plasma do động cơ ion phun ra để làm các mảnh rác bay chậm lại sao cho chúng sẽ bị sức hút Trái Đất kéo lại về bầu khí quyển. Luồng thải plasma này là một dòng xả gồm các ion và electron có tốc độ rất cao (ít nhất 40 km/giây), sinh ra từ việc một khí trơ như xenon hoặc acgon bị ion hoá.

Khi vệ tinh bay gần miếng rác thì nó sẽ xả ra hai dòng plasma cùng lúc: một dòng phun về hướng mảnh rác, làm nó lệch dần khỏi quỹ đạo và một dòng thì phun ngược lại để cân bằng, giữ cho vệ tinh không bị giật ngược lại. Nhờ vậy lực đẩy ròng tác động lên vệ tinh luôn gần bằng 0 và giúp nó luôn theo sát mảnh rác, không bị trôi xa khỏi mục tiêu.

Vệ tinh này có hình như hai cái loa phóng thanh đấu đầu nhau và điểm kết nối chúng là một “động cơ”, gồm có cuộn cảm đi cùng buồng nhỏ chứa khí acgon. Bộ phận này sẽ ion hóa khí acgon để tạo thành luồng plasma và phun nó ra ngoài theo cả hai phía nhờ được từ trường định hướng và tăng tốc. Nhóm nghiên cứu ở Đại học Tohoku đã cho vận hành thử thiết bị này trong môi trường chân không và nhận thấy cơ chế phun hai chiều đúng là đã giữ cho nó ổn định.

Nếu muốn đẩy khỏi quỹ đạo một mảnh rác đường kính 1 mét, nặng 1 tấn trong vòng 100 ngày thì ta cần tạo ra lực đẩy liên tục 30 milinewton. Takahashi đã cho cải tiến công suất động cơ để tăng lực đẩy từ 17 milinewton lên 25 milinewton, rất gần mức cần để tống khứ khối rác nặng 1 tấn. Dù tỏ ra khá ổn trong môi trường thử nghiệm nhưng thiết bị này chắc chắn sẽ đối mặt với nhiều yếu tố phức tạp và bất trắc khi bay trên quỹ đạo, nên nó sẽ còn phải nâng cấp dài dài để trở thành “kẻ dọn rác” thực thụ ngoài không gian.

Theo Space, InnovationNews.