Những tấm gương phản chiếu ánh sáng Mặt trời trong không gian do startup Mỹ Reflect Orbital đề xuất có thể sáng gấp 40 lần Mặt trăng tròn đối với những người đứng trên Trái đất ngay trong vùng chiếu sáng, gây tác động nghiêm trọng đến bầu trời đêm trên toàn thế giới, thậm chí lớn hơn nhiều so với các ước tính trước đây, theo một nghiên cứu mới.
Ô nhiễm ánh sáng do mỗi tấm gương tạo ra có thể khiến các ngôi sao hoàn toàn biến mất khỏi bầu trời đối với những người ở bên dưới, biến màn đêm đầy sao thành một vùng chạng vạng kỳ dị, theo Gaspar Bakos, giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Princeton và một trong những tác giả nghiên cứu.
“Nó sẽ tệ hơn các thành phố lớn như London. Nếu ở trong vùng chiếu sáng, bạn sẽ không nhìn thấy bất kỳ ngôi sao nào,” Gaspar Bakos nói với Space.com.
Reflect Orbital gần đây được Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC) cấp phép phóng vệ tinh trình diễn EARENDIL-1 lên quỹ đạo cách Trái đất 600 km. Vệ tinh này sẽ được trang bị một tấm gương khổng lồ kích thước 18 x 18 m, nhằm thử nghiệm khả năng phản chiếu ánh sáng Mặt trời xuống Trái đất để kéo dài thời gian hoạt động của các nhà máy điện Mặt trời sang ban đêm hoặc chiếu sáng miễn phí các khu vực bị thiên tai sau khi trời tối.
Dù mục tiêu của công ty là như vậy, quyết định của FCC đã vấp phải làn sóng phản đối từ các nhà thiên văn học, các nhà hoạt động môi trường, hiệp hội phi công thương mại và nhiều bên liên quan khác. Họ lo ngại những tác động có thể xảy ra nếu FCC phê duyệt kế hoạch của Reflect Orbital nhằm phóng 40.000 gương không gian, thậm chí còn lớn hơn EARENDIL-1, trong những năm tới.
Bakos là một trong những nhà thiên văn đã gửi phản đối tới FCC. Ông cho biết nghiên cứu mới, đã được chấp nhận đăng trên Astrophysical Journal, đưa ra những con số cụ thể về tác động của Reflect Orbital, trong khi trước đây mới chỉ có những ước tính sơ bộ.
“Reflect Orbital đã tỏ ra hoài nghi về những ước tính ban đầu của chúng tôi, vì vậy chúng tôi đã sử dụng dữ liệu về sự tán xạ ánh sáng trong khí quyển Trái đất, dựa trên các nghiên cứu có từ nhiều thập niên trước, để tính toán mức độ ô nhiễm ánh sáng,” Bakos nói. “Đây là những phép tính về sự tán xạ đã được kiểm chứng rộng rãi trong các tình huống thực tế. Vì vậy, giờ đây chúng tôi có những mô phỏng khoa học chính xác dựa trên nghiên cứu này.”
Thay vì tập trung vào EARENDIL-1, các nhà nghiên cứu tính toán tác động của những gương Reflect Orbital dự kiến sử dụng trong vận hành thương mại, với kích thước 54 x 54 m. Họ phát hiện rằng đối với người quan sát trên Trái đất đứng ở trung tâm vùng chiếu sáng rộng 5,4 km của một tấm gương, vệ tinh sẽ sáng gấp 40 lần Mặt trăng tròn, còn bầu trời sẽ sáng tương đương thời điểm chạng vạng sau khi Mặt trời lặn.
Tuy nhiên, do hiện tượng tán xạ ánh sáng trong khí quyển – khi các photon bật khỏi những hạt vật chất trong không khí – khu vực chịu ảnh hưởng của ánh sáng từ gương sẽ rộng hơn nhiều.
Ngay cả ở khoảng cách gần 14 km tính từ vùng chiếu sáng, bầu trời vẫn sáng hơn thời điểm Mặt trăng tròn. Ở khoảng cách 34 km, khu vực bầu trời phía trên đường chân trời theo hướng của chùm sáng vẫn sáng hơn bầu trời đêm khi trăng tròn.
Đó mới chỉ là tác động của một tấm gương. Trong khi đó, Reflect Orbital muốn đưa 40.000 vệ tinh như vậy lên quỹ đạo.
Theo Bakos, dữ liệu cho thấy để tạo ra đủ ánh sáng kích hoạt quá trình phát điện ngay cả đối với những tấm pin Mặt trời hiệu quả nhất hiện nay, cần ánh sáng phản chiếu đồng thời từ ít nhất 400 tấm gương. Khi đó, tổng cường độ chùm sáng có thể sáng gấp 10.000 lần Mặt trăng tròn. Tuy nhiên, nghiên cứu lưu ý Mặt trăng tròn chỉ có độ sáng bằng khoảng 2,4% so với Mặt trời.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ánh sáng phát ra từ những chùm sáng kết hợp này có thể nhìn thấy từ khoảng cách 80 km, đồng thời mở rộng vùng chạng vạng tới khoảng 14 km tính từ vùng chiếu sáng.
“Nó sẽ gần như sáng như ban ngày,” Bakos nói. “Nó sẽ giống như thời điểm trước khi Mặt trời mọc. Nhưng trên thực tế, mức đó vẫn quá thấp để các tấm pin Mặt trời thực sự hoạt động. Ngay cả những tấm pin tốt nhất cũng chỉ vừa đủ khởi động khi có 400 tấm gương chiếu sáng khu vực.”
Trong các mô phỏng do Bakos và nhóm nghiên cứu thực hiện dựa trên những tính toán này, một bầu trời nguyên sơ tại địa điểm có mức độ ô nhiễm ánh sáng rất thấp hoàn toàn biến thành vùng chạng vạng không còn sao khi tấm gương bay qua phía trên.
Người phát ngôn của Reflect Orbital nói với Space.com rằng những phát hiện của nghiên cứu dựa trên “các giả định không chính xác”, đồng thời khẳng định “phần lớn mọi người sẽ không bao giờ nhìn thấy ánh sáng này trong đời” vì phần lớn địa điểm cung cấp dịch vụ sẽ nằm ở những vùng rất hẻo lánh, phục vụ “các dự án xây dựng quy mô lớn và các dự án điện Mặt trời ở những nơi xa xôi”.
Người phát ngôn nói thêm rằng “chỉ những vệ tinh cần thiết để phục vụ các địa điểm đã được phê duyệt mới hoạt động; các vệ tinh không hoạt động sẽ vẫn ở dưới ngưỡng có thể nhìn thấy bằng mắt thường”.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu chỉ trích công ty vì không cung cấp dữ liệu kỹ thuật để chứng minh những tuyên bố này.
Reflect Orbital khẳng định công ty đã “trao đổi thực chất với những quan ngại chính đáng do các nhà thiên văn học, nhà nghiên cứu môi trường và các nhà khoa học đưa ra”, đồng thời cho biết những “phản hồi này đã được sử dụng để điều chỉnh công nghệ và kế hoạch vận hành”.
Công ty cho biết đang “làm việc để xây dựng một thỏa thuận phối hợp với Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ” và đặt hàng các nghiên cứu của bên thứ ba do các nhà nghiên cứu độc lập và các đối tác liên bang thực hiện.
Để so sánh, chòm vệ tinh Starlink của SpaceX hiện có khoảng 11.000 vệ tinh. Theo một số ước tính, từ một vị trí trên Trái đất có thể nhìn thấy khoảng 30 vệ tinh Starlink trên bầu trời tại bất kỳ thời điểm nào. Tuy nhiên, các vệ tinh Starlink nhỏ hơn và mờ hơn nhiều so với những tấm gương của Reflect Orbital.
Bakos cho biết tác động tổng thể của các tấm gương sẽ phụ thuộc vào khả năng phản xạ của bề mặt được chiếu sáng và mức độ nhiều mây của bầu trời. Chẳng hạn, một khu rừng có thể hấp thụ phần lớn ánh sáng, trong khi những cánh đồng phủ tuyết hoặc đường phố bê tông trong đô thị sẽ làm ánh sáng tán xạ mạnh hơn.
“Không chỉ có chùm sáng,” Bakos nói. “Ánh sáng phản chiếu từ bề mặt sẽ tạo ra hiện tượng bầu trời phát sáng. Chẳng hạn, ô nhiễm ánh sáng từ một thị trấn được chùm sáng chiếu tới sẽ sáng hơn 10-20 lần so với ánh sáng nhân tạo vốn có của thị trấn đó. Ánh sáng nhân tạo chỉ chiếu sáng đường phố và vỉa hè, còn ở đây, mọi thứ đều sẽ được chiếu sáng – mọi sân sau, công viên, mái nhà hay dòng sông.”
FCC đã nhận được khoảng 1.900 ý kiến phản đối đơn xin cấp phép của Reflect Orbital. Trong quyết định và phần giải trình về giấy phép cho sứ mệnh của Reflect Orbital, cơ quan này cho biết “những tác động đối với thiên văn học quang học nằm ngoài phạm vi xem xét và cấp phép của FCC”.
Tại Mỹ, các dự án vệ tinh được miễn áp dụng Đạo luật Chính sách Môi trường Quốc gia, đạo luật yêu cầu các cơ quan liên bang đánh giá tác động môi trường từ những quyết định của mình. Quy định miễn trừ này tồn tại từ những năm 1980, khi mỗi năm chỉ có một số ít vệ tinh được phóng lên quỹ đạo.
Mô phỏng tác động của các gương không gian Reflect Orbital lên bầu trời đêm tại một địa điểm rất tối. Hình ảnh mô tả chùm sáng từ một trong những tấm gương của công ty ở khoảng cách khoảng 5 km. Ảnh: Đại học Princeton
Minh họa các vệ tinh của Reflect Orbital trên quỹ đạo. Ảnh: Reflect Orbital
