Từ Starlink đến đèn đường đô thị, các hoạt động của con người đang làm mờ dần các vì sao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến thiên văn học, môi trường sinh thái và sức khỏe con người. Ảnh: TTXVN
Theo nghiên cứu do các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Ames thuộc Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ (NASA) thực hiện và được công bố trên trang web của tạp chí Nature, nếu tất cả các vệ tinh nằm trong kế hoạch phóng trong 10 năm tới được phóng thì hơn 96% tất cả các hình ảnh từ kính viễn vọng không gian hồng ngoại SPHEREx hiện có, cũng như hai vệ tinh tương lai (ARRAKIHS và Xuntian), sẽ bị lọt các dấu vết của các vệ tinh này. Một bức ảnh có thể chứa tới 92 dấu vết như vậy.
Kính viễn vọng không gian Hubble, một thiết bị kỳ cựu trong ngành thiên văn học được phóng vào năm 1990, cũng sẽ bị ảnh hưởng: các vệ tinh sẽ "làm mờ" một phần ba hình ảnh của nó (Hubble ít bị ảnh hưởng bởi những tác động này hơn các kính viễn vọng quỹ đạo khác do trường nhìn hẹp hơn). Mặc dù bản thân các thiết bị thiên văn là vệ tinh của Trái đất, nhưng quỹ đạo của các nhóm vệ tinh lại cao hơn. Bài báo lưu ý đến nguy hiểm của các vệt sáng do vệ tinh để lại trong các bức ảnh thiên văn phơi sáng dài: ngay cả khi tàu vũ trụ không che khuất vật thể được chụp ảnh, nó vẫn "làm nhiễm bẩn" khung hình bằng ánh sáng tán xạ.
Các nhà khoa học nhớ lại rằng trước năm 2019, nhóm vệ tinh lớn nhất là hệ thống liên lạc vệ tinh Iridium gồm 75 vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất thấp (630–780 km), vậy mà tín hiệu ở tần số khoảng 1,6 GHz đã trở thành một trong những nguồn gây ô nhiễm vũ trụ đầu tiên trong dải tần vô tuyến, buộc các nhà thiên văn học phải hiệu chỉnh trong quá trình quan sát.
Tuy nhiên, nhờ chi phí đưa tải trọng lên quỹ đạo giảm, số lượng vệ tinh trên quỹ đạo đã tăng theo cấp số nhân trong những năm tiếp theo, đạt đến 15.000. Nhờ sự phát triển của các phương tiện phóng siêu trọng (Hệ thống phóng không gian, New Glenn 9x4, Starship, Long March 9), chi phí phóng thiết bị vũ trụ dự kiến sẽ tiếp tục giảm. Đến cuối những năm 2030, có thể có tới 500.000 "mặt trăng" nhân tạo quay quanh Trái đất.
Sao nhân tạo che mờ sao tự nhiên
Các nhà thiên văn học đã gióng lên hồi chuông cảnh báo khi những vệ tinh đầu tiên của hệ thống internet vệ tinh Starlink của SpaceX bắt đầu quay quanh quỹ đạo ở độ cao khoảng 500 km. Vào tháng 5 năm 2019, sau lần phóng loạt đầu tiên, những người đam mê thiên văn học và cả những người quan sát thông thường đều được chứng kiến một màn trình diễn chưa từng có: một chuỗi hàng chục vật thể sáng di chuyển trên bầu trời đêm.
Năm 2020, các chuyên gia của Liên minh Thiên văn Quốc tế (IAU) đã công bố một báo cáo bày tỏ lo ngại rằng những vệ tinh như vậy sẽ chiếm mất tới 30% thời gian quan sát của các nhà khoa học trong những giờ tối nhất của đêm.
Phải ghi nhận rằng SpaceX đã lắng nghe những lo ngại của cộng đồng thiên văn và bắt đầu thử nghiệm giảm độ sáng của các vệ tinh Starlink. Năm 2020, một trong những vệ tinh trong lô mới nhất được phóng lên quỹ đạo đã được phủ một lớp sơn đen hấp thụ ánh sáng. Tuy nhiên, vệ tinh này, được đặt tên là DarkSat, bắt đầu quá nóng. Nó chỉ hơi ít sáng hơn so với những vệ tinh khác, vì vậy vẫn gây khó chịu cho các nhà thiên văn học sử dụng kính viễn vọng lớn.
Hơn nữa, lớp sơn chỉ đơn giản là thay đổi tần số: lớp sơn hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được lại làm nóng vệ tinh, khiến nó dễ nhìn thấy hơn trong vùng hồng ngoại. Cùng năm đó, VisorSat, một vệ tinh Starlink đời mới với tấm chắn đặc biệt ngăn ánh sáng chói của Mặt trời đối với người quan sát trên mặt đất, đã được phóng lên quỹ đạo. Kể từ tháng 8/2020, tất cả các vệ tinh trong nhóm này đều được trang bị thiết kế này.
Tuy nhiên, ngay cả những vệ tinh này cũng chỉ mờ đi một chút: theo ước tính được công bố trên tạp chí Sky&Telescope, độ sáng của chúng bằng khoảng 30% so với lô vệ tinh Starlink đầu tiên. Như Tony Tyson, một nhà khoa học hàng đầu tại Đài quan sát Vera Rubin, đã lưu ý, ngay cả vệ tinh Starlink được nâng cấp cũng sáng hơn một thiên hà tới 40 triệu lần.
Sau khi tham khảo ý kiến các nhà thiên văn học, các kỹ sư của SpaceX đã sửa đổi phần mềm của các vệ tinh (bao gồm cả những vệ tinh đã được phóng trước đó) và triển khai chúng trên quỹ đạo để giảm độ chói. Tính đến cuối tháng 10 năm 2025, số lượng vệ tinh Starlink trên quỹ đạo được ước tính là 8.800.
Sáng và sáng hơn nữa
Một thách thức khác đối với các nhà thiên văn học là đối thủ cạnh tranh của Starlink, hệ thống OneWeb. Ở khoảng cách xa hơn so với Trái đất (1.500 km), các thiết bị này ít sáng hơn so với các vệ tinh SpaceX, nhưng di chuyển chậm hơn trên bầu trời, truyền cùng một lượng ánh sáng đến các cảm biến hình ảnh của kính viễn vọng. Trong khi các vệ tinh Starlink gần như vô hình trong những giờ tối nhất của đêm, thì các vệ tinh OneWeb, do ở độ cao lớn hơn, lại phản chiếu tia nắng mặt trời gần như suốt đêm.
Năm 2022, trạm tiếp sóng không gian BlueWalker 3 được phóng lên quỹ đạo thấp (cao hơn Trạm Vũ trụ Quốc tế một chút) cùng với 34 vệ tinh Starlink, triển khai ăng-ten mảng pha rộng 64 mét vuông của mình. Chủ sở hữu, công ty AST SpaceMobile, có kế hoạch triển khai toàn bộ "chòm" các vệ tinh như vậy. Vào tháng 9 năm 2023, vệ tinh này đã cho phép thực hiện cuộc gọi video giữa hai điện thoại thông minh 5G thông thường (một ở Hawaii, một ở Tây Ban Nha), đánh dấu một bước đột phá thực sự trong viễn thông. Tuy nhiên, trên bầu trời đêm, BlueWalker 3 tỏa sáng ngang tầm những ngôi sao sáng nhất.
Sự bùng nổ vệ tinh quỹ đạo thấp khiến kính viễn vọng bị “nhiễm sáng”, làm gián đoạn quan sát vũ trụ và đe dọa khả năng nghiên cứu khoa học trong nhiều thập kỷ tới. Ảnh: THX/TTXVN
Nền văn minh chiếm chỗ
Một yếu tố khác cản trở công việc của các nhà thiên văn học là sự phát triển của hệ thống chiếu sáng đường phố. Cư dân của các siêu đô thị từ lâu đã không thể chiêm ngưỡng bầu trời đầy sao - chỉ có các chòm sao alpha và các hành tinh là có thể nhìn thấy trên nền trời trắng xóa, bị che khuất bởi ánh đèn thành phố.
Một trong những đài thiên văn lâu đời nhất của Nga, Đài Thiên văn Chính của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, nằm trên Cao nguyên Pulkovo phía nam thành phố St. Petersburg, đang là nạn nhân của nạn ô nhiễm ánh sáng. Các toà nhà dân cư hiện đại đang mọc lên sát cạnh Đài thiên văn gần 200 năm tuổi, từng được xem là thủ đô thiên văn của thế giới vào thế kỷ 19 này.
Các đài thiên văn với kính viễn vọng lớn, có độ nhạy cao từ lâu đã được di dời đến các khu vực trên hành tinh có ít dân cư và nhiều đêm trời quang đãng mỗi năm, ví dụ, đến vùng cao nguyên Nam Mỹ. Tuy nhiên, sự hiện diện ngày càng tăng của con người cũng đang lấn chiếm những thiên đường thiên văn này.
Ví dụ, tập đoàn AES Andes của Mỹ dự định xây dựng các cơ sở sản xuất amoniac và hydro, cũng như một cảng và các cơ sở phát điện, cách các đài quan sát Paranal và Cerro Amazones của Đài quan sát Nam Âu (ESO) từ 5 đến 11 km. Các nhà thiên văn học tin rằng khu công nghiệp này sẽ làm suy thoái bầu khí quyển địa phương một cách không thể đảo ngược, gây ô nhiễm với lượng bụi khổng lồ, tạo ra nhiễu loạn không khí và làm tăng độ chói.
"Ô nhiễm ánh sáng là một tai họa hiện đại, nhưng không thể tránh khỏi", Leonid Elenin, một nhà nghiên cứu tại Viện Toán học Ứng dụng Keldysh (IPM) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, một nhà thiên văn học, người phát hiện ra sao chổi và tiểu hành tinh, và là người phổ biến khoa học, đã chia sẻ ý kiến của mình trong một cuộc phỏng vấn với TASS.
"Các chương trình đang được áp dụng để giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng. Chúng ta chắc chắn không thể bỏ đèn đường; nó rất cần thiết cho nền văn minh, nhưng có thể thực hiện một cách khôn ngoan, bằng cách lắp đặt các gương phản xạ đặc biệt để chúng chỉ chiếu sáng nơi cần - dưới chân, thay vì chiếu sáng 360°, bao gồm cả bầu trời. Về bản chất, đây là một thách thức về môi trường, bởi vì bầu trời Trái đất cũng là một nguồn tài nguyên sinh thái cho hành tinh của chúng ta; thông qua nó, chúng ta quan sát vũ trụ", nhà nghiên cứu Elenin nói.
Hội Bầu trời sạch
Theo Leonid Elenin, một yếu tố khác làm phức tạp công việc của các nhà thiên văn học là ô nhiễm không gian, một vấn đề mà chưa ai giải quyết một cách nghiêm túc, và không có luật cấm nào được ban hành. "Tất cả các quốc gia phóng tàu vũ trụ đã ký một tuyên bố: hãy đối xử với quỹ đạo gần Trái đất một cách có trách nhiệm hơn và giảm lượng khí thải rác vũ trụ", nhà thiên văn học cho biết.
"Về nguyên tắc, điều này có thể thực hiện được. Khi một tàu vũ trụ được phóng vào không gian, nhiều lớp vỏ, tấm chắn, v.v. bị gỡ bỏ dần. Tất cả những thứ này có thể được bắn bỏ thay vì để tự rơi ra không gian. Bằng cách này, chúng ta sẽ giảm lượng rác thải vũ trụ phát ra. Về lý thuyết, tất cả các quốc gia đều đồng ý, nghĩa là họ ủng hộ mọi điều tốt và phản đối mọi điều xấu, nhưng trên thực tế, vì điều này làm phức tạp và tăng chi phí của tàu vũ trụ, nên nó chỉ mang tính chất tư vấn, do đó mọi người dường như đều nhất trí, nhưng trên thực tế không ai làm gì cả", nhà thiên văn học trên nói thêm.
Theo Elenin, các mô hình cho thấy trong những thập kỷ tới, rác thải vũ trụ có thể bắt đầu va chạm với các mảnh vỡ và tàu vũ trụ khác, và quá trình này có thể trở thành một trận “tuyết lở”. "Và sau đó chúng ta có nguy cơ thực sự làm tê liệt hoàn toàn không gian. Tức là, Trái đất sẽ bị bao phủ bởi một lớp rác thải vũ trụ dày đặc bay với tốc độ 5 km/giây. Và việc phóng tàu vũ trụ, đặc biệt là tàu có người lái, sẽ đi kèm với nguy hiểm cực lớn", ông giải thích.
Hiện nay, trên toàn thế giới có nhiều tổ chức quan tâm đến vấn đề ô nhiễm ánh sáng bầu trời đêm. Họ chủ yếu tập trung vào việc chứng nhận các khu vực trên hành tinh nơi tác động của các yếu tố nhân tạo lên bầu trời là tối thiểu, và giáo dục về việc sử dụng ánh sáng ngoài trời một cách có trách nhiệm.
Việc duy trì bóng tối ban đêm không chỉ giúp chúng ta khám phá vũ trụ mà còn quan trọng đối với động vật hoang dã: ví dụ, trải qua hàng tỷ năm tiến hóa, các sinh vật sống đã thích nghi các quá trình của chúng - ngủ, sinh sản, dinh dưỡng, và thậm chí cả phòng vệ chống lại kẻ săn mồi - với sự thay đổi của thời gian trong ngày. Ánh sáng nhân tạo làm gián đoạn những nhịp điệu này, dẫn đến cái chết của chim và rùa biển, những loài phụ thuộc vào ánh trăng cho các cuộc di cư theo mùa.
Và tất nhiên, ánh sáng quá mức có hại cho con người. Nhịp sinh học, kiểm soát hoạt động ngày và đêm của chúng ta, gắn liền với chu kỳ ngày đêm. Chúng ảnh hưởng đến việc sản xuất hormone melatonin, điều chỉnh chu kỳ thức và ngủ hàng ngày: trong bóng tối, melatonin tăng lên, trong khi ánh sáng mạnh ức chế sự giải phóng của nó. Sự gián đoạn trong các quá trình nội tại này dẫn đến chứng mất ngủ, mệt mỏi mãn tính, đau đầu, lo lắng, căng thẳng và trầm cảm.
Ngoài việc giảm ô nhiễm ánh sáng, chiếu sáng đô thị có trách nhiệm cho phép các thành phố tiết kiệm được một khoản tiền đáng kể. Một bài báo trên trang web của DarkSky International (tổ chức lớn nhất chống ô nhiễm ánh sáng), trích dẫn Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, cho biết chỉ 1% ánh sáng phát ra từ đèn đường đến được mắt người, trong khi 99% còn lại không giúp ích gì cho chúng ta khi di chuyển trong bóng tối. Trên toàn cầu, nhân loại chi ít nhất 50 tỷ đô la mỗi năm cho việc chiếu sáng vũ trụ.
Tiếp cận với bầu trời đêm tối tự nhiên và việc chiếu sáng bảo đảm chất lượng không phải là đặc quyền, mà là quyền con người. Ô nhiễm ánh sáng ảnh hưởng không cân xứng đến các cộng đồng thu nhập thấp và chỉ gần đây mới được công nhận là một vấn đề công bằng môi trường, DarkSky International tuyên bố. Công bằng ánh sáng không chỉ là về việc tiếp cận với bầu trời đêm trong xanh, mà còn là về việc chiếu sáng có trách nhiệm, thân thiện với cộng đồng, tổ chức này nói thêm.