Lý do Trạm Vũ trụ Quốc tế không bốc cháy trong không gian

Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) không bị bốc cháy như những thiên thạch bay gần bề mặt Trái Đất là do nằm ở tầng khí quyển cực loãng và ít hạt truyền nhiệt.

22/12/2024 07:02

Bay qua quỹ đạo Trái Đất là hàng nghìn vệ tinh và 2 trạm vũ trụ đang hoạt động, bao gồm Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) nặng tương đương 77 con voi. ISS là nơi ở của các nhà khoa học và nhà nghiên cứu trên khắp thế giới khi họ đóng góp vào những phát hiện trong lĩnh vực y khoa, vi sinh vật học, khoa học Trái Đất và vũ trụ...

Trạm ISS di chuyển rất nhanh quanh Trái Đất ở tốc độ 8 km/s. Điều này có nghĩa nó có thể bay từ Atlanta tới London trong 14 phút. Nhưng cùng lúc, những mẩu đá nhỏ gọi là thiên thạch cũng lao qua không gian và cháy rụi khi tiếp xúc với bầu khí quyển của Trái Đất.

Từ đây, nhiều người tò mò vì sao trạm ISS có thể liên tục quay quanh Trái Đất mà không bị bốc cháy giống thiên thạch.

Trạm ISS bay ở độ cao cách Trái đất khoảng 402 km. Ảnh: NOAA , CC BY-ND.

Theo lý giải của giới khoa học, thiên thạch là những mẩu đá và kim loại nhỏ bay quanh Mặt Trời. Chúng có thể di chuyển ở tốc độ 12 - 40 km/s. Tốc độ này đủ nhanh để bay qua toàn bộ nước Mỹ trong khoảng 5 phút.

Đôi khi, quỹ đạo của thiên thạch cắt ngang qua Trái Đất và chúng đi vào khí quyển của hành tinh xanh - nơi nó bốc cháy và vỡ thành nhiều mảnh.

Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy chúng nhưng bầu khí quyển chứa đầy các loại hạt, chủ yếu là nitơ và oxy. Càng lên cao khỏi mặt đất, mật độ hạt trong khí quyển càng thấp. Khí quyển bao gồm nhiều lớp. Khi có vật thể bay từ không gian vào khí quyển Trái Đất, nó phải xuyên qua mỗi lớp trước khi tới mặt đất. Thiên thạch bốc cháy ở tầng trung lưu cách mặt đất 48 - 80 km. Dù không khí ở đó loãng nhưng thiên thạch vẫn va chạm với các hạt trong lúc chúng bay qua.

Khi thiên thạch lao vút qua khí quyển ở tốc độ rất cao, chúng bị phá hủy bởi quá trình khiến chúng nóng lên và vỡ ra. Thiên thạch đẩy các hạt trong không khí lại với nhau giống như cách một xe ủi đất. Quá trình này tạo ra nhiều áp suất và nhiệt. Hạt không khí đâm vào thiên thạch ở tốc độ siêu nhanh, nhanh hơn nhiều vận tốc âm thanh, khiến các nguyên tử vỡ ra và tạo nhiều vết nứt ở thiên thạch. Áp suất cao và không khí nóng lọt vào các vết nứt, làm thiên thạch tan vỡ và bốc cháy khi rơi xuống bầu trời.

Trong khi đó, Trạm ISS không bay qua tầng trung lưu. Thay vào đó, ISS bay ở tầng khí quyển cao và ít đặc hơn nhiều gọi là tầng nhiệt, cách bề mặt Trái Đất khoảng 80 - 708 km. Đường Kármán, được gọi là ranh giới giữa bầu khí quyển và vũ trụ, nằm ở tầng nhiệt, cách bề mặt Trái Đất 100 km. Trạm ISS bay ở độ cao khoảng 402 km.

Tầng nhiệt có quá ít hạt để truyền nhiệt. Ở độ cao của trạm ISS, khí quyển mỏng đến mức để thu thập đủ hạt tương đương khối lượng một quả táo, bạn sẽ cần một chiếc hộp lớn ngang hồ Superior. Vậy nên, Trạm ISS không trải qua tương tác với các hạt trong không khí cũng như nhiệt độ và áp suất cao mà thiên thạch bay gần Trái Đất hơn gặp phải nên không bốc cháy như thiên thạch.

Dù không bốc cháy nhưng Trạm ISS vẫn trải qua dao động nhiệt độ lớn. Khi quay quanh Trái Đất, trạm ISS luân phiên tiếp xúc với ánh sáng Mặt Trời trực tiếp và bóng tối. Nhiệt độ có thể lên tới 121 độ C khi tiếp xúc với ánh sáng Mặt Trời và sau đó giảm xuống -156 độ C khi ở trong bóng tối trên quỹ đạo.

Các kỹ sư thiết kế Trạm ISS đã lựa chọn cẩn thận vật liệu để xử lý những thay đổi nhiệt độ này. Không gian bên trong trạm được duy trì ở nhiệt độ thoải mái dành cho phi hành gia. NASA lên kế hoạch duy trì hoạt động của trạm ISS tới năm 2030.