Rác vũ trụ hay mảnh vụn không gian đề cập đến các vật thể do con người tạo ra, chúng không còn hoạt động trong không gian nữa, chủ yếu đến từ các vệ tinh cũ, tàu vũ trụ và tên lửa đã qua sử dụng, gặp sự cố hoặc bị phá hủy có chủ đích. Những mảnh vỡ này có kích thước khác nhau, có nguy cơ gây ra rủi ro va chạm cho tàu vũ trụ đang hoạt động và cả Trạm vũ trụ quốc tế (ISS).

Ngay cả những mảnh vụn nhỏ cỡ vài mm cũng có thể gây ra vấn đề, khi va vào các vệ tinh và tàu vũ trụ đang hoạt động. Do đó, nhu cầu theo dõi và loại bỏ các mảnh vụn không gian nhỏ hơn ngày càng tăng, khi các hoạt động liên quan đến thăm dò không gian đã và đang lan rộng trên toàn cầu.

Trước đây, tờ Nikkei Asia báo cáo rằng, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Tokyo, Astroscale Holdings, có kế hoạch phóng một vệ tinh chuyên dụng để loại bỏ các mảnh vụn không gian tương đối lớn. Một công ty khác là Sky Perfect JSAT của Nhật Bản, hợp tác với Riken và các đối tác khác để phát triển tia laser gắn trên vệ tinh, nhằm chuyển hướng các mảnh vụn không gian vào vùng kiểm soát và làm cho chúng bốc cháy.

Trong động thái mới nhất, EX-Fusion, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Osaka, Nhật Bản vừa công bố thông tin rằng, họ có kế hoạch phát triển hệ thống laser trên mặt đất để giúp loại bỏ rác vũ trụ khỏi quỹ đạo Trái đất tầm thấp. Cách tiếp cận sáng tạo này, nếu thành công, nó có thể là một cách có giá trị để giải phóng bớt tình trạng rác thải không gian ngày càng đông đúc dày đặc.

Công nghệ của EX-Fusion nổi bật hơn so với các công nghệ tương tự trước đây, vì nó sẽ sử dụng phương pháp tiếp cận từ ngay trên mặt đất. Vào tháng 10/2023, EX-Fusion đã ký một biên bản hợp tác với EOS Space Systems, một nhà thầu Úc chuyên cung cấp công nghệ phát hiện các mảnh vỡ không gian. EX-Fusion cũng đã công bố kế hoạch lắp đặt một hệ thống laser mạnh mẽ tại Đài quan sát vũ trụ EOS gần Canberra.

Giai đoạn đầu của dự án này sẽ liên quan đến việc thiết lập công nghệ laser để theo dõi các mảnh vụn không gian có kích thước dưới 10 cm. Trong giai đoạn thứ hai, EX-Fusion và EOS Space sẽ sử dụng chùm tia lazer bắn từ mặt đất để loại bỏ các mảnh vụn không gian đó.

Phương pháp này bao gồm việc bắn tia laser không liên tục theo hướng ngược lại với hướng di chuyển của mảnh vụn để làm nó chậm lại. Về mặt lý thuyết, sự giảm tốc độ đột ngột quay quanh quỹ đạo Trái Đất thấp này sẽ khiến các mảnh vụn dễ bị bốc cháy hơn.

Nhóm EOS Space hiện cung cấp các hệ thống vũ khí laser để tiêu diệt máy bay không người lái, nhưng tia laser công suất cao cũng có các ứng dụng khác. Phó chủ tịch điều hành của EOS Space, James Bennett cho biết, tia laser được thiết kế để loại bỏ các mảnh vụn không gian sẽ không giống như tia laser cấp độ vũ khí. Các loại laser vũ khí hiện nay thường sử dụng tia laser sợi quang để cắt, hàn kim loại và tiêu diệt máy bay không người lái thông qua sức nóng bắn liên tục.

Còn phương pháp của EX-Fusion trong dự án mới sẽ sử dụng laser trạng thái rắn được bơm đi-ốt (DPSS). Những tia laser này có thể tạo xung siêu mạnh để tác dụng lực lên các mảnh vụn chuyển động nhanh, dừng nó lại như một chiếc phanh.

Giám đốc điều hành EX-Fusion, Kazuki Matsuo cho biết, hiện tại còn có rất nhiều việc phải làm cho dự án này. Ông nói, kế hoạch bắn hạ rác vũ trụ từ mặt đất của EX-Fusion gặp phải những trở ngại trong quá trình phát triển liên quan đến độ chính xác và sức mạnh. Tuy nhiên, nó có ưu điểm là cho phép dễ dàng xử lý các cải tiến công nghệ và bảo trì ngay trên Trái đất.