Theo Interesting Engineering, chuyển động về phía trước đưa vệ tinh quay quanh Trái Đất trong khi lực hấp dẫn kéo nó về phía hành tinh. Con tàu liên tục rơi, nhưng di chuyển ngang đủ nhanh để tránh va chạm với mặt đất. Động cơ đẩy có thể nâng cao hoặc hạ thấp quỹ đạo, cho phép vệ tinh điều chỉnh vị trí hoặc tránh khỏi va chạm dự đoán trước. Nếu không còn nhiên liệu, phương tiện mất khả năng thực hiện những thao tác trên, trừ khi có hệ thống đẩy khác hoặc tàu bảo dưỡng hỗ trợ.
Tuy nhiên, các thiết bị điện tử trên vệ tinh vẫn tiếp tục hoạt động bất chấp bình nhiên liệu rỗng. Phần lớn vệ tinh quay quanh Trái Đất lấy điện từ tấm pin mặt trời và bộ pin lưu trữ năng lượng. Một số cũng có thể sử dụng bánh đà phản lực chạy điện hoặc thiết bị từ tính để kiểm soát hướng.
Ở quỹ đạo thấp của Trái Đất, vệ tinh vẫn tiếp xúc với không khí loãng, mất dần năng lượng do lực cản và bay ngày càng thấp. Nếu không có động cơ đẩy ngăn lại, tàu sẽ rơi xuống tầng khí quyển dày đặc hơn. Theo Space Atlas, vệ tinh chết có thể lao vào tầng thượng quyển của Trái Đất với vận tốc gần 27.300 km/h, đủ nhanh để băng qua toàn bộ lục địa nước Mỹ chỉ trong 10 phút. Trong vòng vài phút ngắn ngủi, các tấm pin mặt trời có thể bị xé toạc, bộ phận kim loại sẽ nóng chảy hoặc bốc hơi và con tàu sẽ vỡ vụn ở độ cao hàng chục kilomet.
Trong trường hợp vệ tinh địa tĩnh hoạt động ở độ cao khoảng 35.786 km phía trên xích đạo, lực cản khí quyển ở đó không đáng kể, vì vậy phương tiện không nhanh chóng rơi trở lại Trái Đất sau khi hết nhiên liệu mà trôi nổi trong không gian hàng thập kỷ hoặc lâu hơn.
Thông thường, nhà vận hành không chờ tới khi bình nhiên liệu cạn hẳn mới xử lý vệ tinh. Đối với tàu vũ trụ hoạt động gần Trái Đất, họ có thể sử dụng nhiên liệu đẩy còn sót lại để hạ thấp quỹ đạo và tăng tốc độ hồi quyển. Một số nhiệm vụ có thể đưa phương tiện đáp xuống khu vực đại dương xa xôi thông qua quá trình rơi có kiểm soát.
Mô phỏng vệ tinh Salsa Cluster của ESA bốc cháy trong quá trình hồi quyển. Ảnh: ESA
Aerospace Global News cho biết vệ tinh địa tĩnh hết hạn thường được đẩy lên "quỹ đạo nghĩa địa" nằm cao hơn vùng đang hoạt động. Thao tác này đòi hỏi dự trữ riêng một lượng nhiên liệu trước khi những hoạt động thông thường ngốn sạch nguồn cung cấp. Ví dụ, khi vệ tinh thông tin TDRS-1 của NASA "nghỉ hưu" sau hơn 26 năm hoạt động, kiểm soát viên nâng nó lên cao hơn quỹ đạo địa tĩnh 350 km, giải phóng nhiên liệu đẩy còn lại và ngắt nguồn năng lượng tích trữ.
Quá trình loại bỏ năng lượng dự trữ có thể khiến tàu vũ trụ phát nổ sau này gọi là khử hoạt tính. Theo Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), khử hoạt tính có thể bao gồm xả hết nhiên liệu, nén khí và ngắt pin để giảm nguy tạo ra nhiều mảnh vụn hơn. Chẳng hạn, kế hoạch kết thúc nhiệm vụ GRACE-FO của NASA bao gồm khử hết nhiên liệu đẩy, dừng kết nối pin mặt trời với hệ thống pin lưu trữ và tắt hoàn toàn máy phát tín hiệu của tàu. ESA cũng thực hiện các bước tương tự với vệ tinh quan sát Trái Đất ERS-2. Năm 2011, kiểm soát viên hạ thấp quỹ đạo của nó và dùng hết nhiên liệu còn lại, giảm thời gian tồn tại trên quỹ đạo từ hơn 200 năm theo dự kiến xuống còn chưa đầy 15 năm.
Trong một số trường hợp, nhà vận hành có thể sử dụng tàu vũ trụ khác để tiếp cận vệ tinh chết, giữ chặt và thay đổi quỹ đạo của nó. ESA đang phát triển công nghệ dọn rác vũ trụ và thiết kế tự hủy dành cho những vệ tinh không thể tự xử lý khi hết hạn, bao gồm chuẩn hóa cổng kết nối và thiết bị định vị, giúp tàu dọn rác dễ dàng tiếp cận và thu gom trong tương lai.
Lượng nhiên liệu dự trữ cuối cùng của vệ tinh đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống xử lý. Đây là một bài toán khó đối với nhà điều hành. Nếu dùng quá nhiều nhiên liệu để kéo dài thời gian hoạt động, vệ tinh sẽ không còn đủ lượng dự trữ để thực hiện quá trình "khai tử" an toàn. Việc cân bằng hợp lý lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ góp phần giải phóng không gian trên quỹ đạo cho vệ tinh mới.
An Khang tổng hợp