Vệ tinh gương chiếu sáng ban đêm hoạt động ra sao và gây tranh cãi vì điều gì?

Một tấm phản chiếu rộng khoảng 18 mét mỗi chiều được gấp trong tên lửa, mở ra ở quỹ đạo thấp rồi hướng ánh sáng Mặt Trời xuống một vùng trên mặt đất. Đó là nguyên lý dự kiến của Eärendil-1, vệ tinh thử nghiệm do Reflect Orbital phát triển. Nó không tạo ra ánh sáng mới mà hoạt động như một chiếc gương có thể điều chỉnh từ xa. [1]

Theo thông số công bố, vùng được chiếu có thể rộng khoảng 5 kilômét và sáng tương đương khi trăng tròn ở trên cao, nhưng chỉ tồn tại trong vài phút mỗi lượt. Ý tưởng này có thể hữu ích cho cứu hộ hoặc một số hoạt động ban đêm. Tranh cãi xuất hiện vì ánh sáng không nhất thiết dừng lại ở ranh giới mà người vận hành chọn: khí quyển và mặt đất có thể làm nó lan ra khu vực xung quanh. [1]

Tấm gương trên quỹ đạo điều khiển ánh sáng thế nào?

Eärendil-1 dự kiến bay ở độ cao khoảng 600–650 kilômét. Sau khi được mở ra, bề mặt phản chiếu sẽ được động cơ điều chỉnh để nhận ánh sáng Mặt Trời và đổi hướng tia phản xạ về phía Trái Đất. Vệ tinh có thể ngừng chiếu xuống mặt đất bằng cách nghiêng gương sang hướng khác. Khả năng này giúp người vận hành lựa chọn thời điểm và khu vực chiếu, ít nhất về mặt thiết kế. [1]

Khó khăn nằm ở chuyển động. Vệ tinh bay với tốc độ gần 7,5 kilômét mỗi giây nên không đứng yên trên một địa điểm như đèn treo cố định. Một vùng chỉ nằm trong hướng phản chiếu khoảng bốn phút trước khi vệ tinh khuất khỏi đường chân trời. Muốn duy trì ánh sáng lâu hơn, nhiều vệ tinh phải lần lượt tiếp quản vùng chiếu. Điều đó đòi hỏi quỹ đạo, hướng gương và thời điểm chuyển tiếp được phối hợp chính xác. [1]

Ánh sáng theo yêu cầu có thể được dùng vào đâu?

Reflect Orbital nêu ba nhóm ứng dụng: hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn tại khu vực thiên tai, cung cấp ánh sáng cho sự kiện và kéo dài thời gian hoạt động của trang trại điện Mặt Trời. Trong cứu hộ, vài phút sáng bổ sung có thể hỗ trợ quan sát một khu vực đang mất điện. Với điện Mặt Trời, mục tiêu là đưa thêm ánh sáng đến các tấm pin sau khi Mặt Trời đã lặn tại mặt đất. [1]

Tuy nhiên, các công dụng đó mới là mục tiêu của dự án, chưa phải kết quả vận hành đã được đo trên thực địa. Chuyến thử đầu tiên được công ty mô tả như cơ hội kiểm tra tàu vũ trụ, cơ chế mở gương, cách điều khiển vùng chiếu và các biện pháp giới hạn hoạt động. Bởi vậy, độ sáng thực tế, khả năng nhắm chính xác và hiệu quả đối với từng ứng dụng chỉ có thể được đánh giá đầy đủ sau thử nghiệm. [1]

Vì sao vùng ảnh hưởng có thể lớn hơn vùng được chiếu?

Một phần ánh sáng đi thẳng đến khu vực mục tiêu, nhưng một phần khác va chạm với các phân tử trong khí quyển và bị tán xạ. Ánh sáng chạm mặt đất cũng có thể phản xạ trở lại không khí. Đây là lý do một người đứng ngoài vùng chiếu trực tiếp vẫn có khả năng nhìn thấy quầng sáng gần đường chân trời, thay vì chỉ thấy vệ tinh như một điểm nhỏ trên trời. [1]

Các mô phỏng được Science News đề cập dự báo Eärendil-1 có thể tạo một dải sáng mờ nhìn thấy từ bên ngoài vùng mục tiêu. Mức độ lan sáng phụ thuộc vào khoảng cách, điều kiện khí quyển, đặc điểm bề mặt và lượng ánh sáng nhân tạo vốn có. Reflect Orbital không đồng ý với một số kết quả mô phỏng về tác động của các mẫu gương tương lai. Vì vệ tinh thử nghiệm chưa cung cấp số đo thực địa trong bài nguồn, các dự báo này cần được hiểu là mô hình, không phải quan sát đã xác nhận. [1]

Bầu trời sáng thêm gây trở ngại gì?

Kính thiên văn thu nhận ánh sáng rất yếu từ các vật thể xa. Ngay cả vệ tinh thông thường cũng có thể để lại vệt sáng trên ảnh, làm gián đoạn việc tìm ngoại hành tinh, vật thể ở xa trong hệ Mặt Trời hoặc tiểu hành tinh đi gần Trái Đất. Với vệ tinh chủ động phản chiếu, vấn đề không chỉ là một điểm sáng đi ngang mà còn là ánh sáng tán xạ làm nền trời sáng hơn trong lúc quan sát. [1]

Đài quan sát McDonald đang chuẩn bị công cụ theo dõi đường đi của Eärendil-1 để có thể tạm dừng quan sát khi cần. Tranh luận về an toàn vẫn chưa khép lại: một số nhà thiên văn lo ánh sáng qua kính có thể ảnh hưởng mắt hoặc thiết bị, còn Reflect Orbital cho rằng nguy cơ rất thấp trong giới hạn vận hành mà công ty viện dẫn. Chưa có dữ liệu từ chính chuyến thử để phân xử hai đánh giá này. [1]

Ảnh hưởng sinh thái cũng phụ thuộc mạnh vào tần suất. Ánh sáng ban đêm có thể làm xáo trộn nhịp sinh học, hành vi của động vật hoạt động về đêm và đường di chuyển của chim, côn trùng. Một nhà sinh học được Science News dẫn lời cho rằng tác động của chùm sáng chỉ xuất hiện vài ngày mỗi năm có thể không lớn, nhưng vẫn chưa rõ. Kịch bản đáng lo hơn là nhiều vệ tinh khiến ánh sáng xuất hiện thường xuyên. [1]

Ai có quyền quyết định bầu trời sẽ sáng đến đâu?

Hiệp ước Không gian Vũ trụ năm 1967 coi không gian là lĩnh vực của toàn nhân loại, không cho quốc gia tuyên bố chủ quyền và yêu cầu tránh ô nhiễm có hại. Những nguyên tắc rộng đó không trực tiếp giải quyết việc ánh sáng từ một vệ tinh thương mại lan sang cộng đồng khác. Tại Hoa Kỳ, Cơ quan Hàng không Liên bang quản lý phóng và đưa phương tiện trở lại khí quyển, còn Ủy ban Truyền thông Liên bang cấp phép liên lạc cho vệ tinh thương mại. [1]

Ủy ban Truyền thông Liên bang đã cho phép một vệ tinh Reflect Orbital hoạt động, nhưng điều đó không đồng nghĩa một đội vệ tinh lớn đã được phê duyệt. Công ty nói sẽ xây dựng vùng loại trừ cho đài thiên văn và môi trường nhạy cảm, sau đó điều chỉnh theo độ sáng đo được. Câu hỏi còn lại là quy trình cấp phép theo từng vệ tinh sẽ xử lý tác động cộng dồn ra sao nếu số lượng gương tăng lên. [1]

Vệ tinh gương vì thế không chỉ là bài toán chế tạo một bề mặt phản chiếu đủ lớn. Nó buộc cơ quan quản lý phải xác định bóng tối có phải điều kiện môi trường cần được bảo vệ hay không, ai được hưởng lợi từ ánh sáng và ai phải chịu phần ánh sáng lan ra ngoài. Một thử nghiệm kéo dài vài phút có thể cung cấp dữ liệu kỹ thuật, nhưng cách sử dụng dữ liệu ấy sẽ quyết định liệu bầu trời đêm được xem như khoảng trống sẵn có hay một tài nguyên chung. [1]