Cuộc đua không gian của các tỷ phú có thể tác động đến bầu khí quyển như thế nào

12:01 28/08/2021

Với những nỗ lực gia tăng gần đây từ các công ty như Blue Origin, SpaceX và Virgin Galactic, cũng như NASA và chương trình không gian của Trung Quốc, tần suất các vụ phóng vào không gian đang tăng với tốc độ nhanh chóng.

Doanh nhân tỷ phú Jeff Bezos được phóng cùng ba thành viên phi hành đoàn trên tên lửa New Shepard trên chuyến bay dưới quỹ đạo không người lái đầu tiên trên thế giới từ Địa điểm phóng số 1 của Blue Origin gần Van Horn, Texas, ngày 20 tháng 7 năm 2021.

Tỷ phú Jeff Bezos cùng ba thành viên phi hành đoàn trên tên lửa New Shepard trên chuyến bay không người lái đầu tiên trên thế giới từ Địa điểm phóng số 1 của Blue Origin gần Van Horn, Texas, ngày 20 tháng 7 năm 2021.

Ngành công nghiệp vũ trụ đang cất cánh sau nhiều thập kỷ trì trệ.

Được thúc đẩy phần lớn bởi các chương trình không gian đang phát triển nhanh chóng của SpaceX của Elon Musk và Trung Quốc, thế giới đã chứng kiến ​​114 lần phóng vào quỹ đạo vào năm 2018 - mức phóng ở ba chữ số đầu tiên cho thấy kể từ năm 1990. Năm nay, số lần phóng vào quỹ đạo đang trên đà vượt 130 lần đầu tiên kể từ khi những năm 1970. Và con số đó không bao gồm các chuyến du ngoạn dưới quỹ đạo gần đây từ Blue Origin của tỷ phú Jeff Bezos và Virgin Galactic của tỷ phú Richard Branson  

Giữa việc NASA lên kế hoạch  quay trở lại mặt trăng, SpaceX xây dựng một “siêu sao”  vệ tinh internet khổng lồ, Trung Quốc  xây dựng một trạm vũ trụ và các công ty dưới quỹ đạo gửi các phi hành đoàn du khách đến rìa không gian, các vụ phóng có thể sớm trở thành chuyện thường ngày.

Nhưng liệu sự bùng nổ vũ trụ mới sẽ khiến hành tinh phải trả giá?

Ian Whittaker, giảng viên vật lý không gian tại Đại học Nottingham Trent ở Anh cho biết: “Mặc dù chúng ta rõ ràng cần phóng vào không gian và vệ tinh, nhưng khi nói đến những thứ như du lịch vũ trụ, chúng ta nên bắt đầu nghĩ đến tác động môi trường.

Các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm ra cách Trái đất có thể phản ứng với nhiều luồng khí thải tên lửa hơn bằng cách nghiên cứu sự pha trộn tổng thể của carbon dioxide, bồ hóng - một khối lượng lớn các hạt cacbon không tinh khiết do kết quả của sự cháy không hoàn toàn của các hydrocarbon, alumin và các hạt khác được phun ra bởi nhiều loại tên lửa.

Cho đến nay, ngành công nghiệp vũ trụ non trẻ không đe dọa nghiêm trọng đến môi trường và có khả năng còn nhiều tiềm năng để phát triển. Tuy nhiên, liệu điều đó có thay đổi khi cuộc đua không gian mới tăng tốc hay không, đó là dự đoán của bất kỳ ai.

Martin Ross, một nhà khoa học khí quyển tại The Aerospace Corp, cho biết: “Tôi không nghĩ rằng vào thời điểm này chúng ta co thể xác định chính xác tương lai đó sẽ như thế nào.”

Tác động đến carbon dioxide và biến đổi khí hậu

Khi thế giới vật lộn với việc chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch, sự trỗi dậy của một ngành công nghiệp mới - đặc biệt là một ngành liên quan đến những đám mây khổng lồ có thể gây khó khăn.

Hầu hết các tên lửa đều thải ra nhiều carbon hơn nhiều so với máy bay. Trải nghiệm vài phút không trọng lượng trên phi cơ của Virgin Galactic sẽ tạo ra lượng khí thải carbon tương đương với việc bay hạng thương gia qua Đại Tây Dương và một lần phóng lên quỹ đạo của tàu Starship có thể tái sử dụng hoàn toàn sắp tới của SpaceX sẽ thải ra lượng carbon dioxide tương đương với việc bay máy bay liên tục trong khoảng ba năm.

Người phát ngôn của Virgin Galactic cho biết công ty “đang xem xét các cơ hội để bù đắp lượng khí thải carbon cho các chuyến bay của khách hàng trong tương lai”. Trong khi SpaceX chưa bình luận trực tiếp về lượng khí thải carbon, Musk đã ủng hộ chính sách thuế carbon . Blue Origin cho biết tên lửa New Shepard của họ sử dụng nhiên liệu không có carbon như hydro và oxy.

Nhưng số lượng các chuyến bay trên máy bay thương mại nhiều hơn rất nhiều so với các lần phóng vào vũ trụ. Tính trong năm 2018, có tới 39 triệu chuyến bay do máy bay chuyên trở so với 114 lần phóng lên vũ trụ - quá nhiều để ngành công nghiệp vũ trụ có thể bắt kịp ngay cả những kịch bản tham vọng nhất. Ngày nay, tên lửa đốt cháy chung khoảng 0,1% nhiên liệu so với máy bay, làm cho lượng khí thải carbon của chúng trở thành một sai số làm tròn so với nhau.

Tuy nhiên, ông Whittaker chỉ ra rằng những tính toán như vậy đã bỏ qua lượng khí thải carbon đáng kể trong quá trình sản xuất, vận chuyển và làm mát hàng tấn nhiên liệu được sử dụng trong các vụ phóng vào không gian

Để đạt được sự trung hòa về carbon, ông hy vọng ngành công nghiệp này sẽ đi theo sự dẫn dắt của Blue Origin và sử dụng nhiên liệu không có carbon cũng như các hoạt động xanh hóa bằng cách sản xuất nhiên liệu tại địa phương từ các nguồn năng lượng tái tạo. 

Tên lửa để lại gì trong khí quyển

Ross, người đã dành nhiều thập kỷ nghiên cứu tác động môi trường của các vụ phóng cho biết: “Nếu không phải là CO2, thì đó cũng sẽ là các hạt.

Ngọn lửa phát sáng bắn ra từ động cơ tên lửa cho thấy vết cháy của phương tiện đang tạo ra muội than, về mặt kỹ thuật được gọi là “carbon đen”. Bất kỳ tên lửa nào đốt nhiên liệu dựa trên carbon như dầu hỏa hoặc khí mêtan sẽ đưa các hạt đó trực tiếp vào vùng thượng lưu của khí quyển, nơi chúng có khả năng lưu thông trong 4 đến 5 năm.

Ở đó, lớp bồ hóng hấp thụ bức xạ mặt trời và ngăn chặn hiệu quả ánh sáng mặt trời chiếu tới bề mặt hành tinh, giống như các kế hoạch địa kỹ thuật được đề xuất nhằm mục đích làm mát tạm thời Trái đất có thể được kích hoạt. Các hạt alumin sáng bóng phát ra từ động cơ tên lửa rắn được sử dụng bởi Hệ thống phóng vào không gian sắp tới của NASA có thể làm trầm trọng thêm hiện tượng do phản xạ ánh sáng mặt trời. 

Tác động của thử nghiệm ngoài ý muốn này là không xác định. Một mô phỏng đơn giản  của Ross và một đồng nghiệp vào năm 2014 đã phát hiện ra rằng hiệu ứng làm mát cơ bản từ hàng chục vụ phóng tên lửa đã khớp với hiệu ứng nóng lên từ khí cacbonic do nhiều triệu chuyến bay thương mại thải ra.

Điều đó không có nghĩa là ngành công nghiệp vũ trụ loại bỏ những hậu quả môi trường của việc bay. Ross nói rằng việc truyền vào bầu không khí những hạt mới có những tác động phức tạp. Ví dụ, vụ phóng tên lửa đã làm lạnh một số địa điểm 0,5 độ C trong khi làm nóng Bắc Cực hơn 1 độ C. Và mô phỏng không cố gắng bao gồm các hiệu ứng phụ, chẳng hạn như liệu các vụ phóng sẽ tạo ra hay giết chết các đám mây. Ross nói rằng các mô hình phức tạp hơn có thể tiết lộ rằng các hạt khí thải cuối cùng làm cho quá trình cân bằng nóng lên trở nên tồi tệ hơn.

Khí thải khác và ôzôn

Các vụ phóng vào không gian cũng khiến một số nhà nghiên cứu lo lắng vì tên lửa đẩy thẳng khí thải vào tầng bình lưu, nơi có tầng ôzôn bảo vệ ngăn chặn tia cực tím có hại.

Hầu hết các động cơ tên lửa rắn đều thải ra các hạt alumin và khí clo, thúc đẩy các phản ứng hóa học phá vỡ ozon thành oxy phân tử. SpaceX và Blue Origin đã chuyển sang sử dụng nhiên liệu lỏng, có xu hướng ít gây hại hơn, nhưng vẫn có các sản phẩm phụ, bao gồm hơi nước và oxit nitơ có thể làm cạn kiệt ozone trong những năm chúng lưu thông trong tầng cao của bầu khí quyển.

Eloise Marais, một nhà nghiên cứu khí quyển tại University College London, cho biết: “Chúng không phải là vô hại. “Chúng có ảnh hưởng đến bầu không khí.” 

Marais đang nghiên cứu dự báo về việc danh mục nhiên liệu tên lửa hiện tại có thể làm mỏng tầng ôzôn như thế nào trong tương lai không xa. Cô đã nghiên cứu tác động của các vụ phóng hiện tại và những kịch bản suy đoán trong đó du lịch vũ trụ chứng tỏ mức độ phổ biến và đáng tin cậy để hỗ trợ một vài vụ phóng vào quỹ đạo con mỗi ngày và một vụ phóng vào quỹ đạo mỗi tuần.

Marais nói rằng các tính toán cần được xác minh trước khi công bố, nhưng kết quả sơ bộ cho thấy rằng trong khi các vụ phóng ngày nay ít ảnh hưởng đến tầng ozone, một ngành du lịch vũ trụ đang bùng nổ có thể bắt đầu thay đổi điều đó. 

“Đó là một hiệu ứng đủ lớn mà tôi nghĩ rằng chúng ta có thể lo ngại nếu ngành công nghiệp phát triển vượt quá những gì chúng ta đang suy đoán,” cô nói.

Tần suất các công ty sẽ tung ra các chuyến baytrong tương lai vẫn chưa chắc chắn. Virgin Galactic cho biết họ hy vọng cuối cùng sẽ khai thác 400 chuyến bay mỗi năm . SpaceX hình dung tàu Starship đưa khách giữa các thành phố lớn trong vòng chưa đầy một giờ, nhằm cạnh tranh với các hãng hàng không thương mại.

Cân bằng giữa phát triển trong không gian với các mối quan tâm về môi trường

Trong tương lai, một ngành công nghiệp vũ trụ phát triển mạnh có thể mở khóa các dự án thực tế từ năng lượng mặt trời sạch,  dựa trên không gian  đến  khai thác tiểu hành tinh , cũng như hỗ trợ tìm kiếm sự sống trong hệ mặt trời và các nỗ lực khoa học khác.

Các nhà nghiên cứu như Ross không muốn ngăn chặn tiến trình đó. Thay vào đó, họ hy vọng sẽ giúp thực hiện nó bằng cách xác định các vấn đề môi trường tiềm ẩn trước thời hạn. Ngành công nghiệp vũ trụ còn non trẻ ngày nay hầu như vô hại, và Ross gợi ý một chương trình nghiên cứu môi trường có thể giúp nó duy trì như vậy khi trưởng thành hơn.

Các máy bay ở tầng bình lưu có thể lấy mẫu trực tiếp các chùm tia tên lửa để tìm hiểu chính xác những gì chúng phun ra, trong khi các vệ tinh và đài quan sát trên mặt đất theo dõi bầu khí quyển để biết các tác động ngắn hạn, trung hạn và dài hạn của các vụ phóng. Ngoài ra còn có những tác động chưa được biết đến của việc các vệ tinh không còn tồn tại “bốc cháy” và đổ nhiều tấn hạt kim loại lên tầng trên của bầu khí quyển. Siêu máy tính có thể chạy các mô phỏng toàn diện để xác định mức độ và loại hoạt động không gian nào có thể được tiến hành một cách an toàn.

Ross nói: “Chúng tôi muốn tránh một tương lai không lường trước được. Chúng tôi muốn nói ngay bây giờ ngành công nghiệp vũ trụ có thể tiến lên một cách bền vững.”

Bảo Bảo (Theo CNBC)