Châu Âu quan sát các vệ tinh cỡ nhỏ giám sát CO2 để theo dõi lượng khí thải toàn cầu

Thông tin thu được từ các vệ tinh cỡ nhỏ này có thể giúp Liên minh châu Âu (Europe Union) xác định xem các quốc gia có đáp ứng các cam kết cắt giảm phát thải khí nhà kính hay không.

Dữ liệu được thu thập bởi vệ tinh Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) của NASA, thể hiện nồng độ CO2 trung bình trong không khí trong thời gian 5 tuần vào năm 2014. Thực hiện bởi: NASA/JPL-Caltech

Các nhà nghiên cứu châu Âu đang phát triển một thiết bị đo cỡ nhỏ có thể đo chính xác lượng khí carbon dioxide từ các thành phố và các nhà máy điện. Nếu nó hoạt động, thiết bị có thể bắt đầu bay trên các vệ tinh cỡ nhỏ vào cuối những năm 2020, giúp theo dõi các biến động hàng ngày của khí thải nhà kính.

Dự án này được phát triển trong 3 năm, với tổng giá trị 3 triệu € (tương đương 3.5 triệu US$) nhằm bổ sung thêm các nỗ lực trong quan trắc CO2 từ không gian, chẳng hạn như một bộ vệ tinh quan sát Trái đất Sentinel mới được đề xuất bởi Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (European Space Agency). Nếu được chấp thuận, những vệ tinh này sẽ được công bố thông tin trực tuyến vào cuối những năm 2020.

Một số vệ tinh hiện đang quan trắc phát thải CO2, bao gồm GOSAT của Nhật Bản, OCO-2 của Mỹ (United States’ Orbiting Carbon Observatory-2) và TanSat của Trung Quốc. Tuy nhiên, không có vệ tinh nào được phóng với mục tiêu là theo dõi việc tuân thủ các hiệp ước biến đối khí hậu toàn cầu.

Vào năm 2015, trước khi ký hiệp định Paris nhằm hạn chế phát thải khí nhà kính, Ủy ban châu Âu (Europe Comission) đã bắt đầu tìm hiểu xem có thể phát triển các vệ tinh để đánh giá xem các quốc gia có tuân thủ các cam kết về khí hậu hay không.

Cảm biến loại nhỏ mới này đóng vai trò một phần trong đó. “Chúng tôi muốn cải thiện độ chính xác của việc theo dõi lượng phát thải CO2 do con người tạo ra”, Laure Brooker Lizon-Tati, kỹ sư của Airbus Defense and Space tại Toulouse, Pháp, nói. Cô phối hợp thực hiện Dự án được gọi là Đài quan sát Carbon không gian (SCARBO), được phát triển bởi một tập đoàn gồm tám công ty và tổ chức nghiên cứu châu Âu. Nhóm các nhà khoa học sẽ mô tả kết quả đầu tiên tại một hội nghị quang học không gian ở Chania, Hy Lạp, vào ngày 10 và 11 tháng 10.

Vệ tinh Sentinel được đề xuất sẽ đo chính xác nồng độ các khí nhà kính trên toàn thế giới. Nhưng họ sẽ không thể thực hiện các phép đo hàng ngày ở trên các địa điểm mong muốn, chẳng hạn như thành phố. “Đây là sân chơi của các vệ tinh cỡ nhỏ thuộc hệ thống SCARBO có thể tham gia vào”, Heinrich Bovensmann, một nhà nghiên cứu viễn thám tại Đại học Bremen, Đức, cho biết.

Mỗi vệ tinh SCARBO chỉ nặng 50 kg, xấp xỉ một phần mười khối lượng OCO-2 hoặc TanSat. Ước tính có khoảng hai tá vệ tinh làm việc cùng nhau sẽ có thể bao phủ toàn cầu mỗi tuần một lần, nhưng có thể bay qua các khu vực quan tâm mỗi ngày một lần. Chúng có thể cùng theo dõi những thay đổi thường xuyên về lượng phát thải CO2, chẳng hạn như nồng độ tăng buổi sáng và buổi chiều tại một khu vực công nghiệp.

Nhưng trước tiên, các nhà khoa học SCARBO phải chứng minh rằng kế hoạch của họ có thể hoạt động. Trái tim của nó là một quang phổ kế thu nhỏ – không dài hơn một bàn tay – sẽ bắn ánh sáng vào một lượng nhỏ không khí để đo nồng độ CO2. Lắp một quang phổ kế vào một vệ tinh nhỏ đòi hỏi phải thu hẹp quang học và phát triển các phương pháp mới để phân tích nồng độ carbon dioxide. “Đó là một thách thức thực sự,” Bovensmann nói.

Mục tiêu của các nhà khoa học là đo nồng độ CO2 với độ chính xác nhỏ hơn 1 ppm và độ phân giải 2 km – so sánh với dữ liệu thu thập bởi các vệ tinh lớn hơn hiện nay. Etienne Le Coarer thuộc Đại học Grenoble-Alpes ở Grenoble, Pháp, đang xây dựng thiết bị cùng với phòng thí nghiệm vũ trụ hàng không của Pháp tại Palaiseau cho biết: “Chúng tôi muốn chứng minh công nghệ này có thể đạt được các mục tiêu của phép đo này”,

Phòng thí nghiệm phản lực của NASA (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) ở Pasadena, California, cũng đã nghiên cứu khái niệm tương tự cho các cảm biến thu nhỏ, nhưng sử dụng một loại quang phổ kế khác.

Các nhà khoa học của SCARBO dự định sẽ thử nghiệm thiết bị của họ trên một chiếc máy bay nghiên cứu vào năm 2020. Nó sẽ bay cùng với một thiết bị được chế tạo của Hà Lan để nghiên cứu aerosol, một nguồn sai số chính khi đo khí nhà kính. Thử nghiệm này sẽ là lần đầu tiên mà các aerosol và CO2 được đo đồng thời để cải thiện chất lượng dữ liệu về phát thải khí nhà kính, theo lời Lizon-Tati.

SCARBO đang tập trung vào giám sát CO2, mặc dù nó cũng sẽ hữu ích cho việc theo dõi lượng phát thải khí CH4, Le Coarer nói. Một số nỗ lực riêng để theo dõi khí thải CH4 với giá rẻ từ không gian đã được tiến hành, bao gồm một vệ tinh microsatellite của Canada đã bay từ năm 2016 và một vệ tinh nhỏ được hoạch định sẽ bay trước năm 2020 của Quỹ bảo vệ môi trường, một nhóm vận động chính sách ở thành phố New York.

Source: nature.com