Những Nơi Mà Tiangong-1 Không Sẽ Rơi Xuống (và Nơi Mà Nó Có Thể)

Không ai biết chính xác khi nào hoặc ở đâu trạm không gian bị bỏ rơi Tiangong-1 của Trung Quốc sẽ quay trở lại Trái Đất. Nhưng bản đồ trên máy tính của Ted Muelhaupt đưa ra cho anh ấy một ý tưởng tốt hơn so với hầu hết mọi người. "Tôi đang nhìn vào đó ngay bây giờ, và nó đang nói với tôi rằng phương tiện sẽ không đáp xuống ở Quito," anh ấy nói. Ngày đó là thứ Năm, ngày 29 tháng 3, khoảng 12:30 Thái Bình Dương—63 giờ trước khi Muelhaupt dự đoán rằng phi thuyền nặng 18,000 pound, có kích thước tương đương với một chiếc xe buýt học đường có cánh, sẽ quay lại không khí của hành tinh, vỡ thành mảnh, đốt cháy và rơi xuống dưới trái đất theo từng mảnh vụn. "Có vẻ như hầu hết Texas là an toàn. Florida phía Nam cũng vậy. Tuy nhiên, ở độ phân giải này, tôi không thể khẳng định liệu phía Bắc Florida có sạch sẽ hay không."

Muelhaupt là một kỹ sư tại Aerospace Corporation, một tổ chức Nghiên cứu và Phát triển được tài trợ bởi chính phủ, nơi anh quản lý Trung tâm Nghiên cứu Về Rác và Vào Nền của vệ tinh. Trong số những chuyên gia trong nhóm của anh có việc mô phỏng sự quay lại không kiểm soát của các phi thuyền như Tiangong-1 và dự đoán khi nào và ở đâu chúng sẽ lao xuống từ bầu trời. Hãy tưởng tượng Chicken Little, loại bỏ sự kích động, thêm vào đó nhiều công thức toán học hơn.

Trên màn hình máy tính của Muelhaupt là điều gọi là một quỹ đạo đất: một bản đồ về quỹ đạo hiện tại và tương lai của Tiangong-1 trên bề mặt Trái Đất, được vẽ ra bằng các đường cong hình chữ S. Vị trí cuối cùng của trạm không gian trên mặt đất được đánh dấu bằng một X đỏ, quỹ đạo hiện tại của nó bằng một đường cong màu đỏ. Xung quanh nó là những đường cong khác (miêu tả các đường bao quanh quỹ đạo dự kiến), chồng lên nhau thành một hình mảng dạng rổ rất rộng, kéo dài từ 43 độ bắc đến 43 độ nam.

"Tiangong sẽ đáp xuống ở một nơi nào đó dưới lưới rổ," Muelhaupt nói với tôi. "Nhưng tất cả các khoảng trống trong lưới đều an toàn. Nếu bạn không ở dưới một trong những đường đó, bạn sẽ không bị đánh."

Tôi nhìn vào quỹ đạo đất. Chủ yếu là những khoảng trống:

Và những khoảng trống đó chỉ sẽ mở rộng. Mỗi vài phút, từ bây giờ đến Chủ Nhật, khi trạm không gian được dự đoán sẽ quay trở lại không khí Trái Đất, những đường đất của Tiangong-1 sẽ trở nên ngày càng thưa thớt, cho đến khi chúng giống như không phải là một lưới, mà chỉ là một số s-shaped swoops trải dài trên bề mặt hành tinh.

Điều đó là điều tốt. Những s-shaped swoops đại diện cho sự không chắc chắn; mỗi hình vẽ mô tả một đường đi mà theo mô hình của Muelhaupt, Tiangong-1 có thể đang di chuyển khi nó cuối cùng lao xuống khí quyển Trái Đất. Càng gần vệ tinh chạm xuống đến lễ vinh quang cháy bỏng của mình, càng ít swoops; càng ít swoops, càng chắc chắn Dự báo của Muelhaupt về nơi phi thuyền không sẽ lao xuống qua khí quyển. (Đã có thể thấy sự biến đổi này xảy ra: Aerospace đã tạo ra quỹ đạo đất ở giữa ngày thứ Năm, khi tôi đang nói chuyện với Muelhaupt. Video bên dưới so sánh bản đồ đó với bản đồ được tạo ra vào thứ Sáu. Chú ý là làm thế nào bản đồ mới có ít đường đè lên nhau hơn.)

Khó khăn hơn là nói lên khi nào Tiangong-1 sẽ thực hiện việc quay trở lại, và nơi mà mảnh vụn sẽ đáp xuống sau đó. Để hiểu tại sao, hãy xem xét hai điều: Tốc độ lớn mà Tiangong-1 đang di chuyển (sẽ nói thêm về điều này sau) và số lượng biến số mà các nhà phân tích rủi ro như Muelhaupt phải nhập vào các tính toán của họ. Để liệt kê chỉ một số ít:

• Mật độ không khí, biến đổi không đồng đều theo độ cao
• Những phần của phi thuyền có khả năng sống sót khi quay trở lại. Các thành phần được bảo vệ—tức là các phần bên trong của các phần bên trong của các phần—thường có kết quả tốt.
• Các mảnh vụn phi thuyền được làm từ chất gì. Các yếu tố quang học như thủy tinh, cũng như hợp kim titanium và nickel, có điểm nóng chảy cao và do đó thường sống sót.
• Cách những mảnh vụn của vụ nổ không gian di chuyển qua bầu trời. Mỗi mảnh sẽ quay cuồng không dự đoán được; thậm chí nếu các nhà phân tích biết kích thước chính xác của mảnh vụn, họ không thể biết được bề mặt nào của đối tượng sẽ trải qua trở kháng của khí quyển lớn nhất từ một khoảnh khắc này sang khoảnh khắc khác.

Vâng. Đó là nhiều điều để theo dõi.

Và mỗi biến số này đều, hóa ra, rất biến đổi. Khi dự đoán của bạn về một điều (ví dụ: khi và nơi mà một phi thuyền có kích thước như Tiangong-1 sẽ phân hủy và cháy rụi) phụ thuộc vào dự đoán về nhiều biến số khác nhau, nó có thể dẫn đến một số điều lớn không biết.

Lớn như thế nào? Theo quy tắc tổng quát, Muelhaupt nói rằng các mô phỏng của đội của anh có khoảng lỗi ước lượng khoảng 20%. Nghĩa là: Lấy khoảng thời gian từ bây giờ đến thời gian dự đoán của việc quay trở lại và chia cho năm. Kết quả là cộng hoặc trừ vào thời gian quay trở lại dự kiến của bạn. Vì vậy, cửa sổ lỗi 30 ngày trước thời gian quay trở lại được dự đoán của phi thuyền là cộng hoặc trừ 6 ngày. Một ngày trước đó, là cộng hoặc trừ năm giờ. Năm giờ trước đó, là cộng hoặc trừ một giờ. (Sự biến động này cũng xuất hiện trong các đường đất từ trước; những s-shaped swoops màu vàng tương ứng với các vị trí quỹ đạo ở phía trước của cửa sổ lỗi, swoops màu xanh với những vị trí ở phía sau.)

Ở đây, người ta phải xem xét tốc độ của Tiangong-1. Trái Đất có chu vi là 24,901 dặm, và trạm không gian của Trung Quốc hiện đang quay quanh hành tinh khoảng một lần mỗi 88 phút. Chia số đầu tiên cho số thứ hai, bạn sẽ có tốc độ đất là 283 dặm mỗi phút. Nói cách khác: Ngay cả khi Muelhaupt và đội của anh đủ may mắn để xác định vị trí của vệ tinh ở đầu của quỹ đạo cuối cùng (điều này không đảm bảo), cửa sổ lỗi của họ vẫn sẽ là cộng hoặc trừ 18 phút—đủ thời gian cho Tiangong-1 để di chuyển qua một dải đất rộng 5,000 dặm trên bề mặt Trái Đất.

"Vì vậy, bạn sẽ biết bạn đang giao dịch với thảo nào," Muelhaupt nói. "Bạn sẽ khá chắc chắn nếu nó đang rơi xuống, chẳng hạn, trên Đại Tây Dương. Nhưng bạn không biết nơi ở trên Đại Tây Dương. Nó sẽ ở đâu đó trong đó, nhưng nó có thể đâm gần châu Phi hoặc có thể đâm gần Bắc Mỹ. Bạn chỉ không biết, với loại khoảng cách đó."

Tuy nhiên, những chuyên gia phân tích việc quay trở lại đôi khi cũng may mắn. Khi Muelhaupt và đội của anh theo dõi việc quay trở lại của phi thuyền Phobos-Grunt của Nga vào năm 2012, một trạm radar phát hiện vị trí của vệ tinh còn nửa quỹ đạo để đi, cho phép họ làm rõ khu vực dự đoán quay trở lại của mình: Trước đó, họ đã biết dự kiến xe sẽ xuất hiện ở Thái Bình Dương Nam, nhưng họ không chắc chắn liệu nó có sẽ rơi gần Philippines hay Nam Mỹ hơn. Kết quả là ở phía sau.

Bắt đầu từ chiều thứ Bảy, Muelhaupt và đồng nghiệp sẽ cắm trại với những dự đoán của họ, sẵn sàng và chờ đợi những cập nhật cuối cùng tương tự về tình trạng của Tiangong-1. Một thời điểm không thuận lợi, ông nói—nhưng sau đó, các sự kiện thực tế thường là như vậy. Ông phân tích nó cho tôi, như một người trong lĩnh vực của ông sẽ làm: "Có 21 ca làm việc 8 giờ trong một tuần có 7 ngày. Giờ làm việc kinh doanh chỉ chiếm 5 trong số đó. Điều đó có nghĩa là 75 phần trăm thời gian, những sự kiện quay trở lại này xảy ra vào những thời điểm không thuận lợi."

Một thời điểm không thuận lợi, có lẽ—nhưng khả năng tương tự hầu như đảm bảo Tiangong-1 sẽ quay trở lại quỹ đạo ở một nơi thuận tiện: Nước chiếm khoảng ba phần tư của hành tinh, điều này có nghĩa là bất kỳ mảnh vụn nào đang vào có thể sẽ đá vào biển, xa xa người. Và ngay cả khi một số mảnh vụn nào đó đá vào đất liền, Muelhaupt và đội của anh đã tính toán rằng phân bố tương đối rải rác của con người trên bề mặt hành tinh có nghĩa là khả năng chúng gây hại cho bạn là cực kỳ mong manh. Như là, mảnh vụn vào một nghìn tỷ lần mong manh.

• Dưới đây là cách các nhà khoa học dự đoán liệu một chiếc phi thuyền có rơi xuống và giết chết bạn hay không.

• Nghĩ rằng vấn đề rác không gian hiện tại là tồi tệ? Nó sẽ trở nên tồi tệ hơn nhiều.

• May mắn thay, các nhà khoa học đang nỗ lực phát triển giải pháp dọn dẹp. Các đề xuất bao gồm các bộ kẹp lấy cảm hứng từ tắc kè hoặc pháo laser. Đúng vậy. Pháo laser.