Tiêu chuẩn và an toàn trong không gian

Một năm sau ngày Yuri Gagarin bay vào vũ trụ, ngày 12/4/1962 đã được Liên Xô công bố là Ngày Vũ trụ. Đến năm 1968, ngày này đã được gọi là Ngày Hàng không và Vũ trụ thế giới. Sau đó, vào năm 2011, trong lễ kỷ niệm 50 năm ngày Gagarin bay vào vũ trụ, Đại hội đồng Liên hợp quốc đã thông qua nghị quyết chính thức công bố ngày 12/4 là Ngày Quốc tế chuyến bay có người lái vào vũ trụ (International Day of Human Space Flight) và ngày này hàng năm đều được tổ chức kỷ niệm ở nhiều nơi trên thế giới. Nhân ngày này Tạp chí xin giới thiệu bài về tiêu chuẩn và an toàn trong không gian vũ trụ (Nguồn ISO).

Với mức độ chính xác cực cao cần thiết trong tất cả các khía cạnh của chuyến bay vũ trụ, từ thiết bị đến quỹ đạo và thông tin liên lạc từ không gian trở về Trái đất, ISO có hàng trăm Tiêu chuẩn quốc tế được các cơ quan vũ trụ lớn trên thế giới, bao gồm NASA và Cơ quan không gian Châu Âu sử dụng. Hợp tác quốc tế là điều cần thiết cho các sáng kiến không gian, nhưng điều này đòi hỏi các chương trình chia sẻ dữ liệu chung cho ngành. Để thúc đẩy khả năng tương tác và hỗ trợ chéo giữa các cơ quan vũ, Ủy ban tư vấn về Hệ thống dữ liệu không gian (CCSDS) cùng với Ban kỹ thuật tiêu chuẩn ISO/ TC 20, Thiết bị bay và phương tiện không gian, Tiểu ban SC 13, Hệ thống truyền thông tin và dữ liệu không gian (Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ đảm nhiệm vai trò thư ký vụ), đã tích cực phát triển các khuyến nghị cho các tiêu chuẩn về dữ liệu và hệ thống thông tin. Nhiều tiêu chuẩn  được các cơ quan vũ trụ trên khắp thế giới, bao gồm cả NASA sử dụng trong hàng nghìn sứ mệnh của con người và robot trong không gian vũ trụ.

Badri Younes, Giám đốc Bộ phận Điều hướng và Truyền thông không gian của NASA, chỉ ra mức độ quan trọng của các tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng để các sứ mệnh đạt được thành công khi dựa vào các dữ liệu cực kỳ phức tạp.

Younes cho biết: “Các sứ mệnh không gian đòi hỏi độ chính xác cao về quỹ đạo và thông tin liên lạc, cả trực tiếp đến trái đất và thông qua các liên kết chuyển tiếp tới một hoặc nhiều quỹ đạo”. “Các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận, chẳng hạn như các tiêu chuẩn do ISO và CCSDS xây dựng, đặc biệt là về trao đổi dữ liệu và điều hướng, là những yếu tố có giá trị cao trong sứ mệnh của chúng tôi.”

Một trong hàng trăm tiêu chuẩn ISO được nhiều sứ mệnh không gian trên thế giới sử dụng là ISO 19389 , Hệ thống truyền thông tin và dữ liệu không gian - Thông điệp dữ liệu kết nối, giúp các nhà nghiên cứu theo dõi hàng chục nghìn vật quay quanh không gian để tránh mọi va chạm.  Một tiêu chuẩn khác là ISO 13537, Hệ thống truyền thông tin và dữ liệu không gian - Kiến trúc tham chiếu cho hệ thống dữ liệu không gian, được nhóm thiết kế dự án và sứ mệnh sử dụng để mô tả kiến trúc và thiết kế hệ thống trong miền không gian.

Sami Asmar, Tổng thư ký CCSDS kiêm quản lý Ban kỹ thuật ISO/ TC 20/ SC 13, đã phản ánh về những đóng góp của con người trong chuyến bay vũ trụ trong 61 năm đối với sự sống trên Trái đất. Asmar cho biết: “Cuộc thám hiểm không gian của con người đã dẫn đến nhiều đột phá và khám phá khoa học trong nhiều lĩnh vực. ISO/ TC 20 và các tiểu ban của nó đang liên tục tìm cách hoàn thiện các tiêu chuẩn và phát triển các tiêu chuẩn mới nhằm tạo ra những thành công, mà tất cả đều mang lại lợi ích cho toàn xã hội.”

An toàn trong không gian

Với hàng nghìn vật thể quay xung quanh trong không gian vào bất kỳ thời điểm nào, cần phải thực hiện các quy trình để tránh va chạm. Hướng dẫn quốc tế về tránh va chạm giữa các vật thể quay quanh quỹ đạo vừa mới được cập nhật/ sửa đổi năm 2021.

ISO/ TR 16158: 2021, Hệ thống không gian - Tránh va chạm giữa các vật thể quay quanh quỹ đạo, đưa ra các cách thức hợp tác đã thống nhất giữa những người vận hành vệ tinh để đảm bảo môi trường không gian được sử dụng một cách an toàn và hiệu quả. Nó mô tả một số kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để nhận biết các phương pháp tiếp cận gần, ước tính xác suất va chạm và sống sót, đồng thời thực hiện các thao tác để tránh va chạm.

Báo cáo kỹ thuật này được sửa đổi để đảm bảo nó vẫn phù hợp với mục đích, với việc bổ sung thông tin chi tiết hơn để phân tích rủi ro va chạm và các hoạt động phòng tránh có thể xảy ra.

André LaCroix, người tổ chức Nhóm các chuyên gia phát triển hướng dẫn, nhận ra rằng, số lượng vệ tinh và các vật thể quay quanh quỹ đạo khác đã tăng lên trong những năm gần đây khi việc sử dụng chúng trong các lĩnh vực như viễn thông, an ninh quốc gia và khoa học vũ trụ ngày càng tăng. “Tuy nhiên, giống như bất kỳ đường cao tốc nào khác, giao thông cần phải chạy thông suốt để tránh tai nạn,” ông nói. “Báo cáo kỹ thuật này cung cấp quy trình làm việc cần thiết ... Nó bao gồm các yêu cầu dữ liệu cho các nhiệm vụ này và các kỹ thuật có thể được sử dụng để ước tính khả năng xảy ra va chạm và những việc cần làm để tránh nó ”.

Cực kỳ quan trọng đối với các lĩnh vực như viễn thông, an ninh quốc gia và khoa học không gian, chúng ta đang gia tăng các hoạt động trong lĩnh vực quỹ đạo, nhưng nó phải trả giá là rác thải. Hiện có khoảng 900 000 mảnh vụn không gian như tên lửa cũ và vệ tinh đang trôi nổi trên đó, gây ra rủi ro nghiêm trọng cho các sứ mệnh không gian. Các nhà lãnh đạo thế giới tại G7 đã kêu gọi tất cả các quốc gia cùng nhau làm sạch vấn đề rác thải và khuyến khích hợp tác với ISO để giúp xây dựng một tương lai tốt đẹp hơn.

Gần đây đã đưa ra Xếp hạng Bền vững về không gian (SSR) nhằm mục đích cải thiện sức khỏe (helth) của môi trường gần Trái đất. Dẫn đầu sáng kiến toàn cầu này là Diễn đàn Kinh tế thế giới (WEF), cùng với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, Nhóm Nghiên cứu không gian liên quan.

Các tiêu chuẩn ISO nằm trong bộ các hướng dẫn quốc tế được sử dụng trong tiếp cận chung toàn ngành. Chúng bao gồm đáng chú ý nhất là ISO 24113, Hệ thống vũ trụ - Yêu cầu giảm thiểu mảnh vỡ trong không gian và ISO 26900, Hệ thống truyền thông tin và dữ liệu không gian - Thông điệp dữ liệu quỹ đạo.

Nick Tongson, quản lý Ban ISO gồm các chuyên gia phát triển các tiêu chuẩn về giảm thiểu mảnh vỡ vũ trụ và Giám đốc Tiêu chuẩn tại Viện Hàng không và Du hành vũ trụ Hoa Kỳ (AIAA), cho biết những sáng kiến như thế này rất quan trọng để giải quyết vấn đề ngày càng gia tăng trong lĩnh vực này.

Ông nói: “Vì không gian là một nguồn tài nguyên được chia sẻ toàn cầu, nên sự hợp tác quốc tế là điều cần thiết để giảm thiểu việc tạo ra các mảnh vụn mới do sự gia tăng lưu lượng vật thể bay”; “Do đó, Tiêu chuẩn quốc tế ISO đóng một vai trò không thể thiếu bằng cách cung cấp hướng dẫn cho các tổ chức về cách họ có thể đóng góp vào nỗ lực làm sạch không gian”.

Bằng cách ấn định điểm số cho các sứ mệnh không gian dựa trên một loạt các tham số, SSR sẽ khuyến khích hành vi có trách nhiệm hơn trong không gian thông qua việc tăng cường tính minh bạch cho các nỗ lực của các tổ chức trong lĩnh vực này. Một trong những thông số đó là tuân thủ các hướng dẫn quốc tế về giảm thiểu các mảnh vỡ trong không gian, bao gồm một số tiêu chuẩn ISO. Đây không phải là sáng kiến đầu tiên nhằm mục đích dọn dẹp không gian. Tuy nhiên, đây là hệ thống xếp hạng quốc tế đầu tiên phù hợp với Hướng dẫn của Liên hợp quốc về tính bền vững lâu dài của các hoạt động ngoài không gian.

ISO có lịch sử lâu đời trong việc phát triển các tiêu chuẩn cho không gian, đã có hàng trăm tiêu chuẩn được sử dụng cho nhiều sứ mệnh không gian trên thế giới./.