Nhà thiên văn biến vệ tinh Starlink thành "phong vũ biểu hành tinh"

Tiến sĩ Tony Phillips, nhà thiên văn học kiêm tác giả, vừa công bố một phương pháp độc đáo: dùng chính chòm vệ tinh Starlink của SpaceX làm phong vũ biểu đo sự giãn nở của bầu khí quyển Trái Đất.

Ông điều hành trang spaceweather.com chuyên theo dõi các vụ phun trào mặt trời, gió mặt trời và những biến động từ trường Trái Đất. Theo ông, dù Starlink gây nhiều hệ lụy, nó lại trở thành một công cụ đo lường tuyệt vời.

Từ "mối lo" đến "cảm biến miễn phí"

Trong bài viết đăng ngày thứ Ba, Phillips mở đầu thẳng thắn: "Starlink có không ít mặt trái." Ông liệt kê những vấn đề quen thuộc: chòm vệ tinh khổng lồ này gây nhiễu quan sát thiên văn, làm ô nhiễm bầu khí quyển bằng mảnh vỡ kim loại khi vệ tinh rơi trở lại, và đẩy quỹ đạo tầng thấp Trái Đất (LEO) đến bờ vực của hội chứng Kessler — kịch bản va chạm dây chuyền khiến rác vũ trụ nhân lên không kiểm soát.

"Nhưng ở một góc nhìn khác, nó lại là một phong vũ biểu tuyệt vời."

Lý do rất đơn giản: bầu khí quyển Trái Đất giãn nở khi bị đun nóng, thường là do bức xạ từ Mặt Trời gia tăng. Hầu hết vệ tinh mất vài mét độ cao mỗi ngày, và khi khí quyển phình ra, tốc độ suy giảm quỹ đạo cũng tăng theo.

Bí quyết nằm trong thông số B*

Lực lượng Không gian Hoa Kỳ theo dõi toàn bộ vệ tinh nhân tạo và công bố dữ liệu quỹ đạo gọi là TLE (Two-Line Element).

"Ẩn trong mỗi TLE là một số hạng lực cản, gọi là B* (B-star). Mẹo ở đây là: mô hình quỹ đạo đọc TLE giả định khí quyển cố định. Khi khí quyển thực sự phình ra, vệ tinh chậm đi nhiều hơn mức mô hình dự đoán, và thông số B* phải tăng lên để khớp với dữ liệu theo dõi. B* chính là nơi mật độ không khí thể hiện."

Nói cách khác, B* phản ánh mật độ không khí ở độ cao quỹ đạo. Khi bầu khí quyển giãn nở, B* tăng. Phillips thu thập và phân tích dữ liệu TLE của 1.000 vệ tinh Starlink, cùng 107 vệ tinh SuperDove của Planet Labs, 391 vệ tinh Kuiper của Amazon và 651 vệ tinh OneWeb của Eutelsat.

Mỗi chòm bay ở độ cao khác nhau, nhưng theo Phillips, tất cả đều phản ứng trước cùng một sự kiện mặt trời.

"Với nguồn dữ liệu mới này, chúng ta có thể quan sát bầu khí quyển hít thở. Tia cực tím từ Mặt Trời đun nóng tầng nhiệt quyển, và tốc độ suy giảm quỹ đạo bám sát dòng bức xạ vô tuyến 10,7 cm của Mặt Trời với độ trễ hai ngày: tầng khí quyển trên cần khoảng hai ngày để phản hồi thay đổi từ Mặt Trời."

Các cơn bão từ trường lớn làm khí quyển phình lên nhanh hơn, gây ra những đợt tăng vọt rõ rệt về tốc độ suy giảm quỹ đạo.

Điểm mới nằm ở tính liên tục và công khai

Phillips thừa nhận các nhà khoa học khác từng dùng Starlink cho nghiên cứu tương tự, đặc biệt sau trận bão từ năm 2022 khiến 40 vệ tinh Starlink rơi khỏi quỹ đạo và bốc cháy trong khí quyển.

"Điểm mới ở đây là một chỉ số chạy liên tục, công khai, cập nhật hằng ngày, với ba chòm vệ tinh độc lập cùng kiểm chứng kết quả. Không có thiết bị nào được phóng lên cho mục đích này. Chính đàn vệ tinh là cảm biến, được đọc từ dữ liệu theo dõi công khai."

Ý nghĩa với Việt Nam và khu vực

Cách tiếp cận này cho thấy tiềm năng của việc tận dụng hạ tầng sẵn có thay vì đầu tư thiết bị mới. Với Việt Nam — nơi đang đẩy mạnh phát triển vệ tinh nhỏ và quan tâm đến giám sát thời tiết không gian — hướng nghiên cứu này mở ra khả năng tham gia bằng dữ liệu mở, chi phí thấp.

Việc có thêm một nguồn dữ liệu công khai cũng giúp các trung tâm điều hành vệ tinh trong khu vực tính toán chính xác hơn tuổi thọ quỹ đạo của vệ tinh, đặc biệt trong giai đoạn Mặt Trời đang hoạt động mạnh theo chu kỳ 11 năm.