SOHA NEWS
Thiên thạch hay các vật thể khác có tiềm năng gây nguy hại cho Trái Đất (được gọi chung là near-Earth objects - NEO) là những mối nguy hại từ vũ trụ mà con người luôn phải dè chừng vì chúng có thể gây ra động đất, sóng thần, biến đổi khí hậu... hoặc các hậu quả nặng nề hơn.
Những gì được cho là từng xảy ra ở thời kỳ tồn tại của loài khủng long hoàn toàn có thể tái diễn, và con người phải sớm có kế hoạch đối phó với sự nguy hiểm từ không gian bên ngoài Trái Đất vì thực tế, chúng ta đã không ít lần "đón tiếp" những thiên thạch lao vào bầu khí quyển.
Theo tính toán, nếu một thiên thạch có kích thước từ 10km va vào Trái Đất là đủ để có thể gây ra một cuộc diệt chủng quy mô lớn vì nó gián tiếp phá hủy bầu sinh quyển, gây ra sự thay đổi khí hậu đột ngột mà nhiều sinh vật không kịp thích nghi được.
Kích thước và vị trí rơi của các thiên thạch vào Trái Đất từ năm 1994 đến 2003, đa số đều có kích thước từ 1m đến 20m. Ảnh: Wiki
Những tổ chức không gian, vũ trụ của Mỹ từng nghiên cứu về thiên thạch
NASA hay nhiều quốc gia, tổ chức không gian, vũ trụ khác đã có những dự án nghiên cứu về thiên thạch và các mối nguy hại từ không gian.
Các vật thể có khả năng gây nguy hiểm cho Trái Đất thường có kích thước lớn và di chuyển với tốc độ cực kỳ cao, mà thiên thạch khổng lồ mới đây mang tên 2002 AJ129 có tốc độ lên tới 107.826 km/h hướng về phía Trái Đất là một ví dụ.
Do đó, việc phá hủy chúng gần như là bất khả thi, ngay cả với vũ khí mạnh mẽ nhất của con người là bom hạt nhân hay bom nhiệt hạch, vậy nên các dự án nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc làm chệch hướng quỹ đạo hay ít nhất là khiến nó rơi vào nơi ít dân cư như biển.
Giám đốc Chương trình Vật thể gần Trái đất của NASA là Lindley Johnson cho hay: Các thiên thạch quay quanh Mặt Trời với cùng tốc độ như Trái Đất (12 dặm/giây) nên chỉ cần tác động lực mà có thể thay đổi (tăng thêm hoặc chậm lại 1 inch/giây) cũng đủ để thay đổi quỹ đạo thiên thạch rồi.
Thông thường, thời gian để có thể làm lệch quỹ đạo của các NEO cần thời gian chuẩn bị từ 1 năm cho đến 1 thập kỷ kể từ khi nhận diện được mối nguy hại.
Các nhà nghiên cứu cho biết, chỉ cần làm thay đổi tốc độ vật thể 3.5/t × 10−2 m·s−1 (trong đó t là thời gian tính bằng năm đến khi vật thể va chạm với Trái Đất) thôi cũng đã đủ để làm lệch quỹ đạo đi rất nhiều rồi.
Chỉ cần tác động lực khiến vật thể quay chậm đi hay nhanh hơn 1 inch/giây cũng đủ để thay đổi quỹ đạo của nó. Ảnh Wiki
Năm 1992, một dự án của NASA mang tên NASA-sponsored Near-Earth-Object Interception Workshop bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos là dự án nghiên cứu đầu tiên nhằm đưa ra kế hoạch bảo vệ Trái Đất trước các thiên thạch lớn.
NASA đã tiến hành khảo sát mang tên Spaceguard Survey nhằm đưa ra danh sách các vật thể có tiềm năng rơi xuống Trái Đất, nghiên cứu hy vọng có thể phát hiện 90% vật thể lớn hơn 1 km trong 25 năm có khả năng đi vào khí quyển Trái Đất.
Tới năm 2008, NASA cho biết đã khám phá được 90% các vật thể NEO có đường kính từ 1 km trở lên, kết quả này đã được báo cáo trong nghiên cứu Analysis of Alternatives (AoA) trong chương trình Program Analysis and Evaluation (PA&E) của NASA..
Một chính khách Mỹ nổi tiếng là George E. Brown Jr từng nói về dự án bảo vệ hành tinh ở Air & Space Power Chronicles rằng: "Nếu một ngày nào đó trong tương lai, chúng ta phát hiện được 1 thiên thạch đủ lớn để có thể gây ra đại diệt chủng khi đánh vào Trái Đất.
Và chúng ta thay đổi được quỹ đạo của nó để làm chệch hướng đi thì đó sẽ là một trong những thành tích quan trọng nhất của toàn bộ lịch sử nhân loại".
Ngoài ra Trung tâm Minor Planet Center tại Cambridge, Massachusetts cũng tiến hành công việc tương tự NASA khi lên danh sách quỹ đạo của thiên thạch và sao chổi từ năm 1947 nhằm xác định các vật thể NEO tiềm tàng nguy hiểm.
Đây cũng là dự án của NASA mà cụ thể là chương trình Near Earth Object (một phần của chương trình Spaceguard), thông qua kính thiên văn đường kính 1 m và 1/2 m đặt ở Mexico, đến năm 2004 đã có 10 ngàn vật thể được phát hiện.
Kính thiên văn sẽ phát hiện các NEO có khả năng gây nguy hiểm cho Trái Đất. Ảnh ESA
Một kính thiên văn khác có đường kính 90 cm đặt tại Đài quan sát Kitt Peak, Arizona thuộc dự án Spacewatch từ năm 1980 do Tom Gehrels và Robert S. McMillan của Phòng thí nghiệm Hành tinh và Mặt trăng, đại học Arizona, Tucson.
Đây cũng là nỗ lực khảo sát bầu trời để phát hiện các hành tinh tiềm ẩn mối nguy hại nhờ hệ thống hình ảnh điện tử với độ phân giải cao nhằm nâng cao khả năng nghiên cứu.
Một số chương trình tương tự khác mà hiện vẫn còn hoạt động bao gồm: Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT), Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS), Catalina Sky Survey, Campo Imperatore Near-Earth Object Survey (CINEOS), Japanese Spaceguard Association và Asiago-DLR Asteroid Survey.
Sứ mệnh dự phòng
Tổ chức phi lợi nhuận B612 là một tổ chức khác ở Mỹ được điều hành bởi các nhà khoa học, phi hành gia và kiến trúc sư của Viện nghiên cứu Cao cấp (Institute for Advanced Study, Southwest Research Institute, đại học Stanford University và cả NASA).
Với nhiệm vụ tương tự như các tổ chức trên, B612 sẽ khám phá các NEO có thể đi vào Trái Đất, nghiên cứu công nghệ có thể làm lệch quỹ đạo nhằm tránh va chạm thông qua kính thiên văn hồng ngoại Sentinel được sử dụng năm 2017 -2018.
Chiếc kính hồng ngoại này sẽ có nhiệm vụ phát hiện 90% các thiên thể có kích thước lớn hơn 140 m cũng như nhỏ hơn kính thước các vật thể trong hệ Mặt Trời.
Các dự án trong tương lai
Dự án tiếp theo của NASA mang tên Orbit@home là một dự án nhằm tối ưu hóa chiến lược nghiên cứu nhưng đã tạm dừng ngày 16/02/2013 do thiếu quỹ tài trợ. Đến 23/07/2013 lại được chọn bởi chương trình Near Earth Object Observation của NASA và tái khởi động năm 2014.
Với kính thiên văn Large Synoptic Survey có khả năng bao quát cao, độ phân giải lớn sẽ được sử dụng vào đầu năm 2020.
Không chỉ nghiên cứu quỹ đạo và phát hiện các vật thể có tiềm năng lao vào Trái Đất, các dự án của NASA còn nghiên cứu cả chiến lược phòng vệ cho Trái Đất trong tình huống xấu nhất, bao gồm các phương pháp làm lệch hướng quỹ đạo vật thể.
Các chiến lược nhằm làm lệch quỹ đạo Trái Đất của NASA
Hiện nay, chúng ta chưa có một vũ khí đủ mạnh nào để có thể phá hủy một tiểu hành tinh hay thiên thạch kích thước lớn trong thời gian ngắn, chúng ta chỉ có thể phát triển hệ thống cảnh báo sớm từ vài năm đến cả thập kỷ nếu muốn ngăn chặn nó.
Thực tế, việc này cũng gặp rất nhiều khó khăn như trường hợp NASA bị "qua mặt" bởi tiểu hành tinh 2017VL2 có kích thước của 1 con cá voi bay qua Trái Đất ở khoảng cách bằng 1/3 từ chúng ta đến mặt trăng ngày 10/12/2017.
Hệ thống phòng thủ không gian của NASA vẫn còn nhiều hạn chế trong dự báo kịp thời mối nguy hiểm từ thiên thạch hay tiểu hành tinh. Ảnh Daily Express
Hay vụ thiên thạch Chelyabinsk lao qua khí quyển tháng 2/2013 mà các nhà khoa học không hề hay biết, điều này cho thấy hệ thống cảnh báo của chúng ta vẫn còn nhiều hạn chế.
Giả sử chúng ta có thể phát hiện các NEO đâm thẳng vào Trái Đất đủ sớm, kịp thời thì dưới đây là các biện pháp ứng phó trong trường hợp xấu nhất:
1. Tàu kéo lực hấp dẫn
Ý tưởng của phương pháp này là sử dụng lực hấp dẫn từ một tàu vũ trụ để kéo lệch vật thể khiến nó đi chệch quỹ đạo, con tàu sẽ được phóng lên không gian và tiếp cận gần vật thể sau đó bay gần nó trong vài thập kỷ, lực hấp dẫn sẽ kéo vật thể tới nơi an toàn trong vũ trụ.
2. Tên lửa mang đầu đạn hạt nhân
Phương pháp sử dụng vũ khí hạt nhân được đề xuất lên NASA trong nghiên cứu công khai trong dự án Icarus của Viện Công nghệ Massachusetts năm 1967, theo đó 6 tên lửa Saturn V sẽ được phóng lên với trang bị đầu đạn hạt nhân mỗi chiếc.
Việc sử dụng tên lửa hạt nhân tuy là phương pháp mạnh mẽ nhưng tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Ảnh: Los Alamos National Laboratory
Mỗi tên lửa sẽ được phóng lên lần lượt, với tên lửa đầu tiên được phóng lên cách ngày va chạm 13 ngày, tên lửa thứ hai cách 10 ngày... Nghiên cứu cho rằng dự án này có thể bảo vệ Trái Đất tới 71% khả năng thành công, giảm 86% thiệt hại khi va chạm.
Giám đốc Chương trình Vật thể gần Trái đất của NASA là Lindley Johnson cho rằng: "Phương pháp khả thi nhất với cách làm này là tiến hành nổ vũ khí hạt nhân cách bề mặt vật thể một khoảng cách nhất định, vụ nổ sẽ tạo ra lực đẩy lên bề mặt thiên thạch khiến nó bị lệch hướng".
Mặc dù vậy, vấn đề này vẫn vấp phải rào cản là việc cấm sử dụng vũ khí hủy diệt hàng loạt ngoài vũ trụ của Hiệp ước Không gian 1966. NASA cũng phân tích, đánh giá hiệu quả của phương pháp này năm 2007:
"Một vụ nổ hạt nhân sẽ có hiệu quả hơn từ 10 đến 100 lần những nghiên cứu phi hạt nhân trước đó. Nhưng chúng lại kéo theo mối nguy hiểm từ mảnh vỡ của NEO".
3. Va chạm động học
Đây là dự án hợp tác giữa NASA và Cơ quan nghiên cứu vật lý ứng dụng Johns Hopkins của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) để bảo vệ Trái Đất khỏi thiên thạch lớn.
Dự án được gọi tên là Đánh giá tác động và làm chệch hướng thiên thạch (AIDA), dự kiến triển khai tháng 10/2020. Xem video:
Trạm vũ trụ DART sẽ va chạm trực tiếp với tiểu hành tinh để thay đổi quỹ đạo của nó. Nguồn: NASA
Ý tưởng của phương pháp này là sử dụng tên lửa đâm vào thiên thạch hay tiểu hành tinh khiến nó bị lệch quỹ đạo do bị ngoại lực tác động khi va chạm động học. Phương pháp này sẽ được thử nghiệm với tiểu hành tinh Didymos khi nó đến gần Trái Đất năm 2022.
Con tàu thứ nhất mang tên Double Asteroid Redirection Test (DART) của NASA sẽ đâm vào Didymos trong khi con tàu thứ hai mang tên Asteroid Impact Mission (AIM) của ESA có nhiệm vụ thu thập thông tin vụ va chạm để đánh giá kết quả.
Phương pháp bắn laser. Ảnh NASA
Nếu thành công, phương pháp này hứa hẹn sẽ là phương pháp được ưu tiên sử dụng trong tương lai khi chúng ta phải đối mặt với các vật thể lớn đi vào khí quyển Trái Đất. Giám đốc Cơ quan nghiên cứu vật lý ứng dụng Johns Hopkins là Andy Cheng cho rằng:
"DART sẽ là bước tiến cực kỳ quan trọng cho thấy khả năng bảo vệ Trái đất khỏi hiểm họa do va chạm với các thiên thạch".
4. Đốt laser
Sử dụng tia laser sẽ làm thay đổi quỹ đạo thiên thể theo hiệu ứng Yarkovsky. Ảnh NASA
Ý tưởng của phương pháp này là sử dụng tia laser cực mạnh để chiếu lên bề mặt vật thể, biến nó từ dạng rắn thành dạng khí không gây nguy hiểm cho con người, Đây là nghiên cứu của phòng thí nghiệm về khoa học vũ trụ thuộc Đại học Strathclyde.
Theo đó, một đội tàu vũ trụ mang laser sẽ tận dụng các tia mặt trời làm năng lượng để hoạt động và năng lượng chiếu vào sẽ làm khối lượng vật bị giảm, quỹ đạo cũng sẽ thay đổi do hiệu ứng Yarkovsky.
Bài viết được dịch từ các nguồn: NASA, CNN, Sciencealert, VOX, Asteroidday