
Mảnh vỡ không gian rơi xuống đặt ra một mối nguy hiểm ngày càng tăng khi tàu vũ trụ trở nên mạnh mẽ hơn và chịu nhiệt tốt hơn.
Falling space debris poses an escalating risk as spacecraft get stronger and more heat resistant
Some engineers are prioritizing ‘design for demise’ and planning satellites that are more likely to completely burn up in Earth’s atmosphere at the end of their lifespan.
Một số kỹ sư đang ưu tiên ‘thiết kế để hủy diệt’ và lên kế hoạch cho các vệ tinh có khả năng cháy hoàn toàn trong bầu khí quyển Trái đất vào cuối vòng đời của chúng.
When it comes to space debris, what goes up is coming down more often – and not safely.
Khi nói đến mảnh vỡ không gian, những thứ bay lên thường rơi xuống nhiều hơn – và không an toàn.
When spacecraft launch, some components, including nonreusable rocket boosters, are jettisoned to decrease weight, leaving them to intentionally burn up as they reenter the atmosphere. Satellites also enter the atmosphere at the end of their life, supposedly burning up. But in many cases, they are not doing so as predicted.
Khi tàu vũ trụ phóng lên, một số bộ phận, bao gồm các tầng đẩy tên lửa không tái sử dụng, được loại bỏ để giảm trọng lượng, để chúng tự cháy theo ý muốn khi tái nhập vào khí quyển. Các vệ tinh cũng đi vào khí quyển khi hết vòng đời, được cho là sẽ cháy. Nhưng trong nhiều trường hợp, chúng không cháy theo như dự đoán.
Debris from partially burned-up spacecraft components and satellites reentering Earth’s atmosphere can pose a risk to people and structures on the ground. The surge in launches, driven largely by private players such as SpaceX, is turning a once-remote risk into a growing threat.
Mảnh vỡ từ các bộ phận tàu vũ trụ và vệ tinh bị cháy một phần tái nhập vào bầu khí quyển Trái đất có thể gây nguy hiểm cho con người và các công trình trên mặt đất. Sự gia tăng các vụ phóng, chủ yếu được thúc đẩy bởi các bên tư nhân như SpaceX, đang biến một mối nguy hiểm từng ở xa thành một mối đe dọa ngày càng lớn.
Our materials research group at the University of Wisconsin-Stout is studying the materials that allow reentry debris to survive. We look for ways to safely modify their exceptional heat-resistant qualities to make them safer for atmospheric reentry.
Nhóm nghiên cứu vật liệu của chúng tôi tại Đại học Wisconsin-Stout đang nghiên cứu các vật liệu cho phép mảnh vỡ tái nhập tồn tại. Chúng tôi tìm cách để sửa đổi các đặc tính kháng nhiệt đặc biệt của chúng một cách an toàn để làm cho chúng an toàn hơn cho việc tái nhập khí quyển.
Debris landing on Earth
Mảnh vỡ rơi xuống Trái Đất
Reentry debris has fallen on both private and public property around the world multiple times since 2021. Some of the most notable events involve pieces from SpaceX Dragon’s carbon fiber trunk, which stays attached to the crewed capsule until just hours before its reentry. These trunks are larger than a 15-passenger van and used for storage.
Mảnh vỡ tái nhập đã rơi xuống tài sản tư nhân và công cộng trên khắp thế giới nhiều lần kể từ năm 2021. Một số sự kiện đáng chú ý nhất liên quan đến các mảnh từ thùng carbon fiber của SpaceX Dragon, vốn được gắn vào khoang phi hành đoàn cho đến vài giờ trước khi tái nhập. Những thùng này lớn hơn một chiếc xe tải chở 15 người và được sử dụng để lưu trữ.
Trunk debris from the Crew 7 mission to the International Space Station has landed in North Carolina, and fragments from the Crew 1 mission landed in New South Wales, Australia. Similarly, debris from the Axiom 3 mission landed in Saskatchewan, Canada.
Mảnh vỡ từ nhiệm vụ Crew 7 đến Trạm Vũ trụ Quốc tế đã rơi xuống North Carolina, và các mảnh vỡ từ nhiệm vụ Crew 1 đã rơi xuống New South Wales, Úc. Tương tự, mảnh vỡ từ nhiệm vụ Axiom 3 đã rơi xuống Saskatchewan, Canada.
In addition to trunk debris, carbon fiber components that hold pressurized gases to adjust a spacecraft’s orientation also make up a lot of recovered reentry debris. Some of these most recent recoveries have been in Australia, Argentina and Poland.
Ngoài mảnh vỡ thùng, các bộ phận sợi carbon giữ khí nén để điều chỉnh hướng của tàu vũ trụ cũng chiếm một phần lớn mảnh vỡ tái nhập được thu hồi. Một số lần thu hồi gần đây nhất diễn ra ở Úc, Argentina và Ba Lan.
Most of the debris that reenters the atmosphere burns up, so why are these pieces making it down to Earth’s surface?
Hầu hết mảnh vỡ tái nhập cháy hết trong khí quyển, vậy tại sao những mảnh này lại đến được bề mặt Trái Đất?
Atmospheric reentry
Tái nhập khí quyển
Satellites such as SpaceX’s Starlink reside in low Earth orbit, typically between 190 and 1,240 miles (300 and 2000 kilometers) above the Earth’s surface. To stay there, they need to move really fast, at about 17,000 miles (27,000 km) per hour. To reach this speed, a rocket with a million pounds of fuel had to accelerate it, and part of this energy is still contained within the satellite’s momentum.
Các vệ tinh như Starlink của SpaceX nằm trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp, thường ở độ cao từ 190 đến 1.240 dặm (300 đến 2000 km) trên bề mặt Trái đất. Để ở lại đó, chúng cần di chuyển rất nhanh, với tốc độ khoảng 17.000 dặm (27.000 km) mỗi giờ. Để đạt được tốc độ này, một tên lửa với một triệu pound nhiên liệu đã phải tăng tốc nó, và một phần năng lượng này vẫn được chứa trong động lượng của vệ tinh.
As an object in orbit drifts down, closer to Earth’s upper atmosphere, it starts to collide with air molecules, slowing the object down. The amount of heat generated from this interaction rapidly consumes the satellite, melting metal at over 3,000 degrees Fahrenheit (1,600 degrees Celsius) .
Khi một vật thể trong quỹ đạo trôi xuống, đến gần hơn với bầu khí quyển phía trên của Trái đất, nó bắt đầu va chạm với các phân tử không khí, làm chậm vật thể lại. Lượng nhiệt được tạo ra từ sự tương tác này nhanh chóng tiêu hao vệ tinh, làm nóng chảy kim loại ở nhiệt độ hơn 3.000 độ Fahrenheit (1.600 độ Celsius) .
More launches
Các vụ phóng nhiều hơn
Countries around the world have been launching items into space since the 1950s, so why is reentry a concern now?
Các quốc gia trên khắp thế giới đã phóng các vật thể vào không gian kể từ những năm 1950, vậy tại sao việc tái nhập là mối lo ngại hiện nay?
Starting in the 1960s, about 100 objects were launched into space every year – or at least that was the case until 2016. Since then, the number has been increasing exponentially. In 2016, 200 objects launched. But in 2025, that number was 4,500, meaning 20% of all objects launched into space since the 1950s were launched last year.
Bắt đầu từ những năm 1960, khoảng 100 vật thể được phóng vào không gian mỗi năm – hoặc ít nhất là như vậy cho đến năm 2016. Kể từ đó, số lượng này đã tăng theo cấp số nhân. Năm 2016, 200 vật thể đã được phóng. Nhưng vào năm 2025, con số đó là 4.500, nghĩa là 20% tổng số vật thể được phóng vào không gian kể từ những năm 1950 đã được phóng vào năm ngoái.
Most of these launches came from companies in the United States, such as SpaceX and Rocket Labs. Companies like these, along with those outside of the U.S., have plans for large satellite constellations composed of hundreds of thousands to a million satellites.
Hầu hết các vụ phóng này đến từ các công ty ở Hoa Kỳ, chẳng hạn như SpaceX và Rocket Labs. Các công ty như vậy, cùng với các công ty bên ngoài Hoa Kỳ, có kế hoạch về các chòm sao vệ tinh lớn bao gồm hàng trăm nghìn đến một triệu vệ tinh.
The more objects and payloads launched, the more reentry events occur. Satellite operators are required to remove their decommissioned satellites from orbit after 25 years to comply with regulations set in place by international committees. Groups across the world, including the Federal Communications Commission in the U.S., have pushed to shorten the deorbit window to five years. Because of these guidelines, the full influx of reentry debris events from these recent launches will not be felt for another 10 or more years.
Càng nhiều vật thể và tải trọng được phóng, càng xảy ra các sự kiện tái nhập. Các nhà khai thác vệ tinh được yêu cầu loại bỏ các vệ tinh đã ngừng hoạt động khỏi quỹ đạo sau 25 năm để tuân thủ các quy định do các ủy ban quốc tế đặt ra. Các nhóm trên khắp thế giới, bao gồm Ủy ban Truyền thông Liên bang ở Hoa Kỳ, đã thúc đẩy việc rút ngắn cửa sổ loại bỏ xuống còn năm năm. Do các hướng dẫn này, dòng sự kiện mảnh vỡ tái nhập đầy đủ từ các vụ phóng gần đây này sẽ không được cảm nhận trong 10 năm trở lên nữa.
The objects launched and policy decisions made today will have a lasting effect on future safety.
Các vật thể được phóng và các quyết định chính sách được đưa ra ngày nay sẽ có tác động lâu dài đến sự an toàn trong tương lai.
Carbon fiber
Sợi carbon
As the world has progressed technologically, efficiency for launching items into space has too.
Khi thế giới tiến bộ về công nghệ, hiệu quả phóng vật thể vào không gian cũng vậy.
Satellites and spacecraft are becoming lighter, stronger and more heat resistant because of materials such as carbon fiber-reinforced plastics and new metals. These strong materials are sought after because they’re lightweight, but they can also cause deorbiting debris to withstand reentry temperatures.
Vệ tinh và tàu vũ trụ đang trở nên nhẹ hơn, bền hơn và chịu nhiệt hơn nhờ các vật liệu như nhựa gia cố bằng sợi carbon và các kim loại mới. Những vật liệu bền này được săn đón vì chúng nhẹ, nhưng chúng cũng có thể khiến mảnh vỡ rơi khỏi quỹ đạo chịu được nhiệt độ tái nhập.
Carbon fiber, once used exclusively in space technology, is now found in common items such as bicycle frames and racing car bodies. It is still the gold standard for fabricating high-strength, low-weight materials for spacecraft components such as rocket fuselages, interstaging – the protective housing found between the rocket stages – and pressure vessels that experience extreme temperatures and high mechanical stress and strain.
Sợi carbon, từng được sử dụng độc quyền trong công nghệ không gian, hiện được tìm thấy trong các vật dụng thông thường như khung xe đạp và thân xe đua. Nó vẫn là tiêu chuẩn vàng để chế tạo các vật liệu có độ bền cao, trọng lượng thấp cho các bộ phận tàu vũ trụ như thân tên lửa, interstaging – vỏ bảo vệ nằm giữa các tầng tên lửa – và các bình chịu áp suất trải qua nhiệt độ cực cao cùng ứng suất và biến dạng cơ học lớn.
Simple metals such as aluminum and steel melt and burn away, while complex materials such as carbon fiber, which is manufactured at up to 5,000 F (3,000 C) , burn away unpredictably, changing the way jettisoned components break up upon reentry.
Các kim loại đơn giản như nhôm và thép tan chảy và cháy đi, trong khi các vật liệu phức tạp như sợi carbon, được sản xuất ở nhiệt độ lên đến 5.000 F (3.000 C) , cháy đi một cách khó lường, làm thay đổi cách các bộ phận bị loại bỏ vỡ ra khi tái nhập.
Since the early 2000s, a majority of recovered space debris contains either carbon fiber-reinforced plastic sections or metal components wrapped with carbon fiber. The carbon fiber can act as an unintentional heat shield for heavier, more harmful debris.
Kể từ đầu những năm 2000, phần lớn mảnh vỡ không gian được thu hồi chứa các phần nhựa gia cố bằng sợi carbon hoặc các thành phần kim loại được bọc bằng sợi carbon. Sợi carbon có thể hoạt động như một tấm chắn nhiệt không chủ ý cho các mảnh vỡ nặng hơn và nguy hiểm hơn.
Design For demise
Thiết kế để hủy diệt
Design for demise is a major area of research focused on mitigating the risk of reentry debris. Instead of relying on controlled and meticulously timed deorbits that send components that survive reentry into the ocean at the end of their lives, spacecraft components are engineered to ensure they completely disintegrate while deorbiting through the atmosphere.
Thiết kế để hủy diệt là một lĩnh vực nghiên cứu chính tập trung vào việc giảm thiểu rủi ro mảnh vỡ tái nhập. Thay vì dựa vào các lần hạ quỹ đạo được kiểm soát và tính toán tỉ mỉ để đưa các bộ phận sống sót qua quá trình tái nhập vào đại dương vào cuối đời của chúng, các bộ phận tàu vũ trụ được thiết kế để đảm bảo chúng hoàn toàn tan rã trong khi hạ quỹ đạo qua bầu khí quyển.
Design for demise can take many forms. These range from changing to more heat-susceptible materials to relocating harder-to-burn components to areas of the spacecraft that will be hotter during reentry, or using linkages that break apart at high temperatures to separate structures into smaller components to help them burn up.
Thiết kế để hủy diệt có thể có nhiều hình thức. Chúng bao gồm việc thay đổi sang các vật liệu dễ chịu nhiệt hơn, di chuyển các bộ phận khó cháy hơn đến những khu vực trên tàu vũ trụ sẽ nóng hơn trong quá trình tái nhập, hoặc sử dụng các liên kết bị tách ra ở nhiệt độ cao để tách các cấu trúc thành các bộ phận nhỏ hơn nhằm giúp chúng cháy hết.
With so much focus historically on spacecraft being made from the lightest, strongest and most heat-resistant materials available, it may seem counterintuitive to intentionally make some materials weaker. The key is making materials smarter, so they maintain their strength during their mission but weaken under the heat of reentry.
Với sự tập trung lịch sử vào việc chế tạo tàu vũ trụ từ các vật liệu nhẹ nhất, bền nhất và có khả năng chống nhiệt nhất hiện có, có vẻ như phản trực giác khi cố ý làm cho một số vật liệu yếu hơn. Chìa khóa là làm cho vật liệu thông minh hơn, để chúng duy trì sức mạnh trong suốt nhiệm vụ nhưng suy yếu dưới sức nóng của quá trình tái nhập.
Matthew Ray’s lab is developing and working toward patenting a system to decrease risk from future carbon fiber based reentry debris.
Phòng thí nghiệm của Matthew Ray đang phát triển và hướng tới việc cấp bằng sáng chế một hệ thống để giảm rủi ro từ mảnh vỡ tái nhập dựa trên sợi carbon trong tương lai.
Reese Hufnagel conducts research on space debris and is developing ways to make future carbon composites safer for use in orbit.
Reese Hufnagel tiến hành nghiên cứu về mảnh vỡ không gian và đang phát triển các cách để làm cho các vật liệu composite carbon trong tương lai an toàn hơn để sử dụng trong quỹ đạo.
Read more
-

Trong một trật tự thế giới bị chia rẽ, khu vực Nam bán cầu toàn cầu sẽ đóng vai trò gì?
In a fractured world order, where does the global south fit in?
-

Cần những gì để tàu thuyền có thể đi qua Eo biển Hormuz một lần nữa?
What will it take to get ships going through the Strait of Hormuz again?