Hàng trăm vệ tinh có thể sớm phải bay trong những khu vực quỹ đạo đã quá chật chội để đảm bảo hoạt động an toàn và lâu dài, theo một nghiên cứu mới được công bố trong số tháng 10 của tạp chí Acta Astronautica.
Nghiên cứu chỉ ra rằng trong năm 2019, chỉ 0,2% số vệ tinh trong quỹ đạo Trái Đất phải thực hiện hơn 10 lần tránh va chạm mỗi tháng, nhưng đến đầu năm 2025, tỷ lệ này đã tăng gấp bảy lần lên 1,4%. Con số này nghe có vẻ nhỏ, nhưng đồng nghĩa với việc khoảng 340 vệ tinh thường xuyên phải né tránh mảnh vỡ và các phương tiện vũ trụ khác.
Hơn nữa, số lượng vệ tinh dự kiến sẽ còn tăng nhanh. Năm 2019, khoảng 13.700 vật thể (bao gồm cả rác vũ trụ) đang bay quanh Trái Đất ở quỹ đạo thấp (LEO), ở độ cao dưới 2.000 km. Đến năm 2025, con số đó đã tăng 76%, lên 24.185 vật thể, theo nghiên cứu. Dự đoán đến cuối thập kỷ này, có thể sẽ có khoảng 70.000 vệ tinh trong LEO — tăng hơn năm lần so với năm 2019.
Nhóm nghiên cứu cho rằng họ chọn ngưỡng 10 lần tránh va chạm mỗi tháng như một giới hạn mà khi vượt qua thì việc vận hành vệ tinh trở nên quá phức tạp ảnh hưởng đến hiệu quả.
“Các nhà vận hành không muốn suốt ngày lo lắng về việc tránh va chạm,” đồng tác giả Maya Harris, trợ lý nghiên cứu và là cử nhân khoa học của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nói với Space.com. “Họ cũng không muốn tiêu tốn hết nhiên liệu chỉ để điều khiển tránh va chạm.”
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ danh mục vật thể không gian do Bộ Tư lệnh Không gian Hoa Kỳ quản lý và mô phỏng khả năng va chạm giữa từng cặp vật thể — bao gồm cả vệ tinh và mảnh vỡ — trong cùng vùng quỹ đạo. Mỗi khi hai vật thể bay gần nhau dưới 66 feet (20 mét), nhóm nghiên cứu ghi nhận sự kiện đó như một lần cần thực hiện thao tác tránh va chạm.
Các nhà vận hành có ngưỡng khác nhau để quyết định khi nào nên điều chỉnh quỹ đạo. Tàu vũ trụ của NASA thường chỉ cơ động tránh khi nguy cơ va chạm cao hơn 1/100.000. Trong khi đó, SpaceX — nhà vận hành vệ tinh lớn nhất thế giới với mạng Starlink — thận trọng hơn, khi tự động tránh các vật thể có rủi ro cao hơn 1/1.000.000.
Việc thường xuyên phải điều chỉnh quỹ đạo có thể gây gián đoạn hoạt động, tùy mức độ linh hoạt của từng loại vệ tinh, theo chuyên gia rác vũ trụ Hugh Lewis, giáo sư ngành hàng không vũ trụ tại Đại học Birmingham (Anh).
“Đối với các vệ tinh quan sát Trái Đất, việc cơ động gây gián đoạn lớn hơn vì chúng phải duy trì độ cao và góc nghiêng rất chính xác để chụp đúng khu vực cần thiết,” ông nói. “Nhưng với các vệ tinh như Starlink, chúng có độ linh hoạt cao hơn trong việc điều chỉnh quỹ đạo mà vẫn đảm bảo cung cấp dịch vụ.”
Ngoài ra, các thao tác tránh va chạm không phải lúc nào cũng thành công, do việc theo dõi quỹ đạo không hoàn toàn chính xác. Một số nghiên cứu trước đây còn cho thấy rằng thao tác tránh va chạm có thể làm tăng nguy cơ va chạm kế tiếp, vì quỹ đạo bị thay đổi khiến các thuật toán dự đoán va chạm không kịp cập nhật. Càng nhiều vệ tinh trong quỹ đạo, rủi ro này càng cao.
Lewis cho biết dữ liệu hiện nay cho thấy có khoảng 10% khả năng xảy ra va chạm trong quỹ đạo trong vòng một năm tới. Một vụ va chạm hoàn toàn có thể tạo ra hàng nghìn mảnh vỡ mới, làm tăng nhu cầu điều chỉnh quỹ đạo cho các vệ tinh đang hoạt động và kéo theo nguy cơ va chạm dây chuyền. Đây chính là điều khiến các nhà nghiên cứu và vận hành lo ngại.
“Nếu xảy ra nhiều vụ va chạm tạo ra rác vũ trụ, chúng ta sẽ sớm đạt đến ngưỡng ‘bão hòa quỹ đạo’,” Harris nói.
Theo báo cáo mới nhất gửi lên Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC), các vệ tinh Starlink của SpaceX đã thực hiện 145.000 lần tránh va chạm trong sáu tháng trước tháng 7/2025 — tương đương khoảng bốn lần mỗi vệ tinh mỗi tháng.
“Họ dường như vẫn xử lý được khá tốt,” Lewis nhận xét. “Họ chưa than phiền gì về khó khăn, nên có thể vẫn chịu được ngay cả khi con số tăng lên 10 lần mỗi tháng.”
Nghiên cứu cũng cho thấy mật độ đông đúc thay đổi theo độ cao quỹ đạo. Ở các khu vực có độ cao từ 400–600 km và 700–800 km, nhiều vệ tinh đã phải tránh va chạm hơn 10 lần mỗi tháng.
“Mặc dù phần lớn không gian quỹ đạo vẫn còn trống, nhưng một số vùng đã đạt giới hạn,” Harris nói. “Hai vùng bị ảnh hưởng nhiều nhất là 400–600 km, nơi có nhiều vệ tinh hoạt động, và 700–800 km, nơi tập trung nhiều rác vũ trụ.”
Nghiên cứu gợi ý rằng các nhà vận hành có thể tận dụng không gian hiệu quả hơn bằng cách tránh phóng vệ tinh vào các vùng quá đông, đồng thời phối hợp để điều chỉnh quỹ đạo theo cách đồng bộ thay vì giao cắt nhau.
Tuy nhiên, Lewis cho rằng việc phối hợp toàn cầu giữa các nhà vận hành khó khả thi. Dù SpaceX hiện là nhà vận hành vệ tinh lớn nhất, nhiều quốc gia — trong đó có cả Trung Quốc — cũng đang phát triển các chòm vệ tinh riêng gồm hàng chục nghìn vệ tinh.
“Tôi không nghĩ SpaceX và Trung Quốc sẽ cùng ngồi lại để phối hợp cách vận hành hệ thống của họ,” Lewis nhận xét.
Một loạt vệ tinh Starlink của SpaceX được xếp gọn và đưa lên quỹ đạo trước khi được tách ra. Ảnh: SpaceX
