Các hệ thống vệ tinh bao quanh trái đất như Starlink dù mang lại lợi ích cho loài người nhưng cũng để lại những rủi ro lớn về mặt tác động đến tầng ozone khi chúng hết vòng đời sử dụng và bị đốt cháy khi rơi trở lại khí quyển.

Trái Đất ban đầu đã từng là một khối cầu với không gian xung quanh khá “sạch sẽ”. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ không gian và nhu càu truyền thông toàn cầu, số lượng vệ tinh quay quanh Trái Đất đã tăng đáng kể. Hiện nay, có khoảng 13.000 vệ tinh đang hoạt động quanh Trái Đất, trong đó khoảng 10.000 vệ tinh vẫn còn vận hành. Riêng tại quỹ đạo thấp (low Earth orbit - LEO), có gần 8.000 vệ tinh với khoảng 6.500 trong số đó là vệ tinh Starlink của SpaceX, công ty do Elon Musk sáng lập. Không dừng lại ở đó, SpaceX đã được cấp phép phóng thêm 12.000 vệ tinh và đang xin phép để đưa thêm 30.000 vệ tinh nữa lên quỹ đạo. Ngoài ra, các công ty khác như Amazon cũng đang lên kế hoạch xây dựng các hệ thống vệ tinh tương tự.

Việc xây dựng các vệ tinh như Starlink mang lại lợi ích lớn nhưng có rủi ro với tầng ozone

Việc xây dựng các hệ thống lớn gồm hàng chục ngàn vệ tinh như vậy được gọi là megaconstellations, các “chòm vệ tinh”, nhằm cung cấp dịch vụ internet toàn cầu. Tuy mang lại lợi ích cho con người, việc này phần nào đã khiến quỹ đạo thấp quanh Trái Đất trở nên ngày càng chật chội, làm tăng nguy cơ va chạm giữa các vệ tinh. Ngoài ra, các nhà khoa học bắt đầu lo ngại về tác động môi trường lâu dài, đặc biệt là khả năng làm hại tầng ozone, vốn là lớp bảo vệ Trái Đất khỏi tia UV gây hại.

Một trong những vấn đề lớn khác mà các nhà khoa học lo lắng là sau khi hết vòng đời sử dụng, các vệ tinh này sẽ trở thành rác vũ trụ và sẽ tồn tại như thế nào. Thông thường, khi hết vòng đời, chúng sẽ bị kéo trở lại khí quyển Trái Đất và cháy rụi trong quá trình này. Quá trình này sẽ giải phóng ra các hạt oxit nhôm, aluminium oxide, vốn là loại hạt có khả năng thúc đẩy các phản ứng hóa học phá hủy tầng ozone. Điều đáng lo là các hạt này không bị tiêu hủy hoàn toàn trong phản ứng mà tồn tại, qua đó tạo nên rủi ro chúng có thể phá huỷ tầng ozone trong nhiều thập kỷ.

Các vệ tinh khi hết hạn sử dụng và rơi xuống Trái Đất sẽ tạo ra các phản ứng gây hại cho tầng ozone

Một nghiên cứu công bố vào năm 2024 trên tạp chí Geophysical Research Letters, một vệ tinh nặng 250kg có thể tạo ra khoảng 30kg hạt oxit nhôm. Khi các chòm vệ tinh khổng lồ của SpaceX hay Amazon được triển khai hoàn toàn, lượng hạt oxit nhôm từ các vệ tinh cháy rụi mỗi năm có thể lên tới 360 tấn, cao hơn 646% so với mức tự nhiên. Điều này còn trở nên nghiêm trọng hơn khi các vệ tinh internet như Starlink có tuổi thọ rất ngắn, khoảng 5 năm nếu không được chủ động điều chỉnh quỹ đạo. Điều đó buộc các công ty phải thường xuyên phóng vệ tinh mới thay thế. Điều này sẽ tạo ra một vòng lặp liên tục: vệ tinh rơi trở lại và cháy trong khí quyển, rồi vệ tinh khác lại được phóng lên. Các nhà khoa học cũng đã dự đoán rằng trong trong thập kỷ tới, mỗi ngày sẽ có hàng chục vệ tinh ngừng hoạt động, so với chỉ khoảng 12 vệ tinh/tuần vào năm 2023, và 1.3 vệ tinh/tuần vào năm 2019.

Và điều nguy hiểm là ảnh hưởng của các hạt oxit nhôm đến tầng ozone sẽ mất hàng chục năm mới thấy rõ. Khi vệ tinh cháy, các hạt này tích tụ ở tầng trung quyển, mesosphere, ở độ cao khoảng 50–85km, sau đó mất đến 30 năm mới rơi xuống tầng bình lưu, stratosphere, nơi có tầng ozone với độ cao khoảng 15–30km.

Hiện tại, các nhà khoa học tin rằng tác động vẫn còn nhỏ, nhưng nếu không kiểm soát kịp thời, sự phát triển ồ ạt của các chòm vệ tinh có thể đe dọa nỗ lực quốc tế trong việc phục hồi tầng ozone suốt nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các dữ liệu thực tế đo lường trực tiếp mối liên hệ giữa vệ tinh cháy và sự suy giảm ozone. Một nghiên cứu sắp tới, với sự tham gia của Airbus, tổ chức Secure World Foundation và Đại học Southampton, sẽ là nghiên cứu đầu tiên thu thập dữ liệu và đánh giá mức độ rủi ro thực tế của hiện tượng này.