Trong bối cảnh không gian quỹ đạo Trái Đất ngày càng trở nên đông đúc với hàng nghìn vệ tinh ngừng hoạt động, các tầng tên lửa cũ và vô số mảnh vỡ từ các vụ va chạm trong quá khứ, một giải pháp sáng tạo từ Đại học Tohoku, Nhật Bản, đang mở ra một kỷ nguyên mới cho việc quản lý rác không gian.
Vào tháng 9 năm 2025, các nhà nghiên cứu tại đây đã giới thiệu một hệ thống đẩy plasma tiên tiến, được thiết kế để giải quyết mối đe dọa ngày càng tăng này một cách hiệu quả và an toàn. Sự gia tăng của rác không gian, bao gồm các mảnh vỡ di chuyển với tốc độ lên tới hơn 7 km/giây, đặt ra rủi ro đáng kể cho các tàu vũ trụ đang hoạt động và Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Hiện tượng này có thể dẫn đến một chuỗi các va chạm liên hoàn, được gọi là Hội chứng Kessler, một kịch bản lý thuyết do các nhà khoa học NASA là Donald J. Kessler và Burton G. Cour-Palais đề xuất vào năm 1978. Hội chứng này mô tả một tình huống mà mật độ vật thể trong quỹ đạo Trái Đất tầm thấp (LEO) trở nên quá cao, khiến các vụ va chạm tạo ra thêm nhiều mảnh vỡ, có khả năng làm cho một số khu vực quỹ đạo trở nên không thể sử dụng được.
Để đối phó với thách thức này, Giáo sư Kazunori Takahashi và nhóm của ông tại Trường Kỹ thuật Sau đại học của Đại học Tohoku đã phát triển một loại "tên lửa đẩy plasma không điện cực kiểu phun plasma hai chiều". Điểm độc đáo của công nghệ này nằm ở khả năng phun plasma theo hai hướng đối diện. Một luồng plasma được hướng về phía mảnh vỡ mục tiêu để tạo ra lực giảm tốc, trong khi luồng plasma còn lại được phun ra theo hướng ngược lại. Thiết kế này giúp cân bằng các lực phản ứng, cho phép vệ tinh loại bỏ rác duy trì vị trí ổn định của nó trong khi vẫn tác dụng lực giảm tốc lên mục tiêu.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, hệ thống này đã chứng minh khả năng tạo ra lực giảm tốc khoảng 25 milli-Newtons (mN) với công suất đầu vào 5 kilowatt (kW). Con số này gần với ước tính 30 mN cần thiết để đưa một mảnh vỡ có khối lượng 1 tấn, kích thước 1 mét ra khỏi quỹ đạo trong vòng 100 ngày. Một ưu điểm quan trọng khác của phương pháp này là tính chất không tiếp xúc. Thay vì sử dụng các phương pháp truyền thống như cánh tay robot hoặc lưới, vốn có nguy cơ bị vướng víu do sự quay không thể đoán trước của rác không gian, công nghệ plasma này cho phép thực hiện nhiệm vụ từ xa, giảm thiểu rủi ro và độ phức tạp. Hơn nữa, hệ thống có thể hoạt động hiệu quả với khí Argon, một loại khí đẩy rẻ hơn và phổ biến hơn.
Mặc dù đã đạt được những kết quả đầy hứa hẹn trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát, nhưng vẫn còn những thách thức cần vượt qua trước khi công nghệ này có thể được triển khai trên quy mô lớn. Các nhà nghiên cứu cần tiếp tục nghiên cứu về sự giãn nở của plasma trong không gian thực, tương tác giữa chùm tia và vật liệu của mảnh vỡ, cũng như khả năng mở rộng và độ bền của hệ thống. Các thử nghiệm trong các buồng mô phỏng không gian lớn hơn và cuối cùng là các cuộc trình diễn trên quỹ đạo sẽ là những bước quan trọng để đưa công nghệ này vào hoạt động.
Sự phát triển của tên lửa đẩy plasma hai chiều của Đại học Tohoku đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ loại bỏ rác không gian chủ động. Nếu được triển khai thành công, nó có tiềm năng cung cấp một giải pháp có thể mở rộng, an toàn và hiệu quả về chi phí để giảm thiểu mối đe dọa ngày càng tăng từ rác không gian, qua đó đảm bảo sự bền vững cho các hoạt động của con người trong vũ trụ và mở ra những khả năng mới cho tương lai khám phá không gian.