Chòm vệ tinh Starlink bất ngờ trở thành phong vũ biểu đo khí quyển Trái Đất

Starlink có không ít mặt trái: nó gây nhiễu quan sát thiên văn, làm ô nhiễm khí quyển bằng mảnh vỡ kim loại khi vệ tinh lao trở lại, và đẩy quỹ đạo tầng thấp (LEO) tới gần ngưỡng khủng hoảng Kessler. Nhưng ở một góc nhìn khác, chòm vệ tinh khổng lồ này lại trở thành một thiết bị đo khí quyển cực nhạy.

Hiện có hơn 11.000 vệ tinh Starlink đang bay quanh Trái Đất. Tất cả đều lướt qua những lớp ngoài cùng của khí quyển, nên chịu lực cản khí động học. Lực cản kéo chúng xuống, và chúng phải chống lại bằng động cơ đẩy. Điều đó biến mỗi vệ tinh thành một cảm biến áp suất không khí "tình cờ". Mỗi ngày, người ta đọc dữ liệu từ hàng nghìn cảm biến ấy và rút gọn thành một con số duy nhất: tốc độ chìm (sink rate).

Biểu đồ tốc độ chìm của vệ tinh trong năm 2026

Tốc độ chìm là gì?

Tốc độ chìm trả lời một câu hỏi đơn giản: nếu một vệ tinh Starlink điển hình ở độ cao 480 km tắt động cơ đẩy hôm nay, nó sẽ mất bao nhiêu mét độ cao trong một ngày? Giá trị 30 m/ngày nghĩa là nó tụt xuống 30 mét. Chọn mốc 480 km vì đó là nơi tập trung phần lớn vệ tinh Starlink.

Con số này thay đổi mỗi ngày theo hoạt động của Mặt Trời. Trong năm 2026, nó dao động từ 19,7 m/ngày vào ngày 10 tháng 8 — thời điểm không khí tĩnh lặng nhất năm — lên tới 127,6 m/ngày vào ngày 20 tháng 1, giữa trận bão địa từ lớn nhất năm. Chênh lệch gấp sáu lần. Vệ tinh không đổi, chỉ có không khí thay đổi.

Để dễ hình dung: ở mức 40 m/ngày, một vệ tinh "chết" ở độ cao 480 km sẽ mất khoảng bốn năm để rơi khỏi quỹ đạo. Với tốc độ của trận bão tháng 1, thời gian đó chỉ còn hơn một năm. Đây là những con số mô tả nhịp độ, không phải dự báo, vì không khí không bao giờ giữ nguyên trong suốt một năm.

Nói chính xác thì lực cản đo mật độ không khí chứ không phải áp suất. Nhưng khi tầng khí quyển trên cao nóng lên, áp suất và mật độ cùng tăng, và "densitometer" (máy đo mật độ) là từ chẳng ai muốn đọc.

Một năm đầy biến động

Năm 2026 mở màn bằng một cú nổ lớn. Từ ngày 19 đến 21 tháng 1, một trận bão địa từ cấp G4 (Kp 9-, Ap 144 vào ngày 20) làm nóng tầng nhiệt quyển, khiến tốc độ chìm vọt lên 127,6 m/ngày — gấp khoảng năm lần mức sàn của ngày tĩnh. Phải mất hai tuần không khí mới lắng xuống. Các trận bão nhỏ hơn vào tháng 3 (G3 ngày 22), tháng 4, 5, 6 và 7 (G3 ngày 4) đều tạo ra những đợt tăng vọt rõ rệt.

Rồi mùa hè đến. Khi Chu kỳ Mặt Trời 25 tiếp tục suy giảm, không khí loãng dần tới mức thấp nhất năm vào ngày 10 tháng 8, khi vệ tinh Starlink chỉ còn chìm 19,7 mét mỗi ngày.

Điều đáng chú ý là các dải màu cam trên biểu đồ. Mỗi dải đánh dấu một giai đoạn độ cao trung vị của cả chòm Starlink giảm hơn 8 m/ngày hoặc hồi phục hơn 10 m/ngày — đó chính là SpaceX đang phản công. Năm 2026 có tám đợt như vậy, và tất cả đều rơi vào hoặc ngay sau một đỉnh Ap. Phần mềm không hề được nạp lịch bão; các thao tác điều chỉnh quỹ đạo tự tìm ra chúng.

Cách đo không cần phóng thiết bị

Việc giám sát khá dễ, vì phần khó đã có người làm. Dùng radar, Phi đội Phòng vệ Không gian số 18 của Lực lượng Không gian Mỹ theo dõi mọi vật thể trên quỹ đạo và công bố các phần tử quỹ đạo mới (gọi là TLE) hai đến ba lần mỗi ngày. Dữ liệu này được phân phối qua Space-Track và CelesTrak.

Ẩn trong mỗi TLE là một số hạng lực cản gọi là B* (B-star). Mẹo nằm ở chỗ: mô hình quỹ đạo đọc TLE giả định khí quyển cố định. Khi khí quyển thực giãn nở, vệ tinh chậm đi nhiều hơn mô hình dự đoán, buộc giá trị B* phải tăng để khớp với dữ liệu theo dõi. Nói cách khác, B* chính là nơi mật độ không khí "chảy" vào.

B* của một vệ tinh riêng lẻ thì rất nhiễu. Các phép khớp bị làm mờ trong một đến ba ngày, và các lần đốt động cơ giữ quỹ đạo còn phá hỏng dữ liệu. Vì vậy nhóm nghiên cứu không bao giờ tin một vệ tinh đơn lẻ. Họ theo dõi một mẫu cố định 1.000 vệ tinh Starlink phóng trước năm 2026, so sánh B* hôm nay của từng vệ tinh với mức sàn không khí tĩnh của chính nó, rồi lấy trung vị trên toàn bộ nhóm. Trung vị của hàng trăm vệ tinh chính là dụng cụ đo; nhiễu của từng cá thể tự triệt tiêu.

Kiểm chứng bằng ba chòm vệ tinh độc lập

Kết quả là một tỷ lệ: không khí hôm nay đặc hơn ngày tĩnh bao nhiêu lần. Một hằng số hiệu chuẩn biến nó thành mét mỗi ngày, và các vệ tinh Dove của Planet Labs cung cấp hằng số đó. Trong một tuần tĩnh lặng của tháng 5 năm 2026, độ rơi đo được của chúng, quy đổi về 480 km, ấn định giá trị 35,7 m/ngày cho mỗi đơn vị chỉ số. Phép kiểm tra sau đó càng thuyết phục: trong tuần bão tháng 1, độ suy giảm thực tế của Dove tăng 2,74 lần, còn chỉ số Starlink tăng 2,71 lần. Hai phương pháp độc lập khớp nhau tới một phần trăm.

Mỗi sáng, hệ thống tải TLE mới nhất, tính giá trị trong ngày và đăng lên ô SATELLITE DRAG ở trang chủ. TLE thường cũ một ngày, nên con số phản ánh không khí của hôm qua.

Ngoài Starlink, nhóm còn theo dõi ba chòm vệ tinh độc lập khác, mỗi chòm trả lời một câu hỏi khác nhau:

• SuperDove của Planet Labs (107 vệ tinh): bay ở 400-500 km, hoàn toàn không có động cơ đẩy. Chúng không thể chống lại khí quyển nên thực sự chìm xuống. Năm 2026, một vệ tinh Dove điển hình mất khoảng 62 mét mỗi ngày; từ ngày 1 tháng 1 đến cuối tháng 8, độ cao trung vị giảm 15,5 km.
• Vệ tinh Kuiper của Amazon (391 vệ tinh): ở độ cao 630 km, thuộc một công ty khác. Mọi thứ hai chòm này làm giống nhau đều là do khí quyển. Mức tương quan giữa Kuiper và Starlink theo từng ngày lên tới 0,94.
• OneWeb của Eutelsat (651 vệ tinh): ở độ cao 1.200 km, nơi không khí loãng đến mức áp lực ánh sáng quan trọng hơn lực cản. Đây là nhóm đối chứng, gần như phẳng suốt năm. Vậy mà ngay cả OneWeb cũng rung lên trong trận bão tháng 1, tăng 1,3 lần — tầng ngoại quyển cũng cảm nhận được.

Quan sát khí quyển "thở" theo từng lớp

Với dòng dữ liệu mới, có thể quan sát khí quyển Trái Đất giãn ra và co lại theo hoạt động của Mặt Trời. Tia cực tím từ Mặt Trời làm nóng tầng nhiệt quyển, và tốc độ chìm bám theo thông lượng vô tuyến 10,7 cm của Mặt Trời với độ trễ hai ngày: tầng khí quyển trên cao cần khoảng hai ngày để phản hồi một thay đổi từ Mặt Trời.

Vì các vệ tinh bay ở sáu độ cao khác nhau, ta có thể xem quá trình "phồng lên" diễn ra theo từng lớp. Trong trận bão tháng 1, mức tăng lực cản theo độ cao leo dốc tới khoảng 550 km, rồi đảo chiều và gần như biến mất ở 1.200 km. Oxy bị nung nóng giãn nở lên trên cho tới khi loãng dần vào tầng ngoại quyển. Sách giáo khoa dự đoán được phần leo dốc, nhưng điểm đảo chiều thì chỉ quan sát được khi có cảm biến ở sáu độ cao.

Vì sao điều này quan trọng

Mật độ tầng nhiệt quyển là nguồn sai số lớn nhất trong dự báo quỹ đạo và tránh va chạm. Các mô hình khí quyển tiêu chuẩn sai 20-30% vào ngày thường và sai nhiều hơn hẳn khi có bão. Một con số đo được hằng ngày có thể hiệu chỉnh chúng theo từng ngày.

Các nhóm nghiên cứu từng dùng quỹ đạo Starlink, nổi tiếng nhất là để mổ xẻ trận bão tháng 2 năm 2022 khiến 38 vệ tinh Starlink vừa phóng bị phá hủy ở độ cao chèn 210 km. Điểm mới ở đây là một chỉ số công khai, chạy liên tục hằng ngày, với ba chòm vệ tinh độc lập cùng kiểm tra kết quả.

Không có thiết bị nào được phóng lên cho mục đích này. Bản thân chòm vệ tinh là cảm biến, được đọc từ dữ liệu theo dõi công khai.

Một số lưu ý về giới hạn của chỉ số:

• Chỉ số mang tính tương đối. Nó đo mật độ không khí theo bội số của mức sàn tĩnh của từng vệ tinh, rồi quy đổi sang mét mỗi ngày bằng một hằng số hiệu chuẩn. Mật độ tuyệt đối vẫn cần đến mô hình.
• Các phép khớp TLE bị làm mờ trong một đến ba ngày, nên những sự kiện đột ngột bị trễ và nhòe đôi chút.
• SpaceX xoay vệ tinh nằm ngang trong các trận bão để giảm lực cản. Vì vậy các đỉnh bão đọc từ Starlink chỉ là giới hạn dưới. Những vệ tinh Dove không thể "né" chính là phép kiểm tra.

Dữ liệu đo đạc bắt đầu từ ngày 1 tháng 1 năm 2026. Ước tính theo thông lượng Mặt Trời, không khí thời kỳ cực tiểu Mặt Trời sẽ cho khoảng 13 m/ngày, còn ngày tĩnh ở đỉnh cực đại năm 2024 vào khoảng 150 m/ngày. Đây là ước tính, không phải số đo.

Chuỗi dữ liệu hằng ngày của năm 2026 được công bố kèm biểu đồ đầy đủ, mở ra một cách tiếp cận mới đáng chú ý: tận dụng chính thứ đang gây tranh cãi trên quỹ đạo để lắng nghe nhịp thở của bầu khí quyển. Với những ai quan tâm tới vệ tinh, không gian và an toàn quỹ đạo, đây là nguồn dữ liệu đáng theo dõi.