Sử dụng AI để thu dọn rác thải vũ trụ

Phạm Hải

Không chỉ xả rác ra môi trường thiên nhiên dưới mặt đất, chúng ta còn để lại đầy rẫy “dấu ấn của thế giới văn minh” bên ngoài vũ trụ. Theo ước tính của các nhà khoa học, hiện có khoảng 34.000 vật thể nhân tạo đường kính hơn 10cm đang quay quanh Trái đất với vận tốc gấp 10 lần tốc độ của một viên đạn. Đây có thể là các vệ tinh đang hoạt động cũng như đã hỏng hóc, ngừng hoạt động, và vô số mảnh vỡ của các tên lửa cũ đã từng được sử dụng trong những chuyến thám hiểm không gian suốt hơn nửa thế kỷ qua của con người. Nếu một trong số chúng va phải tàu vũ trụ, thiệt hại có thể rất thảm khốc.

Vào tháng 9 vừa qua, Trạm Vũ trụ Quốc tế đã phải né một mảnh vỡ không xác định, và những tính huống như vậy có thể sẽ xảy ra thường xuyên hơn trong tương lai khi lượng rác thải vũ trụ không ngừng tăng lên nhanh chóng.

Nếu việc thu gom, phân loại, và tái chế rác dưới mặt đất vốn đã không hề đơn giản, thì việc tái chế rác thải vũ trụ còn khó khăn hơn gấp bội. Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) muốn dọn dẹp phần nào mớ hỗn độn này với sự trợ giúp của AI. ESA hiện có kế hoạch thực hiện một sứ mệnh loại bỏ các mảnh vỡ không gian bằng Trí tuệ nhân tạo có tên ClearSpace-1, dự kiến sẽ chính thức diễn ra vào năm 2025.

ClearSpace-1 thực chất là tên của một con tàu vũ trụ được thiết kế để dọn dẹp rác thải không gian và chịu trách nhiệm phát triển bởi công ty startup ClearSpace của Thuỵ Sĩ, cùng sự trợ giúp chuyên môn từ đội ngũ các chuyên gia hàng đầu nghiên cứu về rác thải trong không gian, đến từ Viện Công Nghệ Lausanne (EPFL).

ClearSpace-1 sẽ sử dụng một hệ thống camera vận hành bởi AI để tìm mảnh vỡ trôi nổi trong quỹ đạo Trái đất. Sau đó dùng các cánh tay robot của mình để thu gom những vật thể trong không gian với kích thước vừa phải, kéo chúng trở lại bầu khí quyển trước khi đốt cháy hoàn toàn.

“Trọng tâm chính của kế hoạch này là phát triển các thuật toán học sâu (deep learning - một khía cạnh thuộc lĩnh vực trí tuệ nhân tạo) nhằm ước tính một cách đáng tin cậy tư thế cũng như vị trí của các vật thể trong không gian 6D (ba phép quay và ba phép dịch), trích xuất từ các chuỗi video cũng như ảnh chụp thu được từ hệ thống camera trên tàu vũ trụ - mặc dù điều này không hề đơn giản", Mathieu Salzmann, nhà thiên văn học đứng đầu dự án, cho biết.

Trong trường hợp cần thiết, các nhà khoa học có thể tân dụng cả cơ sở dữ liệu hình ảnh tổng hợp để mô phỏng diện mạo của một vật thể cụ thể và làm tài liệu đào tạo cho các thuật toán.

Nhiệm vụ đầu tiên của ClearSpace-1 là “tóm gọn” một mẩu rác không gian nổi tiếng có tên Vespa, nặng 100kg, được để lại sau một sứ mệnh của ESA vào năm 2013 và hiện quay quanh cách Trái đất 660 km. Nhìn chung, vật thể này có kích thước tương đối nhỏ và cấu tạo đơn giản, vì thế nó phù hợp để làm mục tiêu đầu tiên trong sứ mệnh dọn rác vũ trụ. Theo kế hoạch, Vespa sẽ được tàu ClearSpace-1 lai dắt về Trái Đất và cho bốc cháy hoàn toàn trong khí quyển.

Suy cho cùng, nhân loại cần nhiều hơn nữa những kế hoạch làm sạch không gian hiệu quả và cấp thiết trước khi mọi chuyện vượt quá tầm kiểm soát. Không giống như rác thải nhựa đang tràn ngập Trái đất, trên vũ trụ, chúng ta vẫn còn thời gian. Với sứ mệnh ClearSpace-1, ESA hy vọng có thể tạo ra một thị trường thương mại dành cho những nhiệm vụ dọn rác vũ trụ với chi phí thấp, hiệu quả và dễ dàng. Đồng thời góp phần thúc đẩy các ý tưởng làm sạch không gian giàu tiềm năng hơn trong tương lai.