Hành trình chinh phục sao chổi

Trần-Đăng Hồng, PhD

Sau 7 giờ lo lắng chờ đợi, các khoa học gia tại Trung Tâm Không Gian Âu Châu (ESA, European Space Agency) ở Darmstadt (Đức quốc), nơi điều khiển phi thuyền mẹ Rosetta và chiếc tàu con đổ bộ Philae, vui mừng ôm nhau reo hò trong tiếng vỗ tay náo nhiệt khi con tàu Philae đáp an toàn lên Sao Chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko vào lúc 16:05 giờ GMT ngày 12/11/2014, sau một hành trình dài 10 năm.

Các nhà khoa học không gian Âu Châu tại Toulouse (Pháp) vui mừng reo hò khi nhận tín hiệu chiếc tàu đổ bộ Philae đáp an toàn xuống sao chổi.

Phi thuyền Rosetta bay quanh sao chổi trong nhiều tuần để chụp ảnh toàn thể mặt sao chổi gởi về trái đất để các khoa học gia tìm vị trí cho con tàu tự động Philae đáp xuống. Địa điểm bãi đáp phải bằng phẳng, không có vật chướng ngại, có đầy đủ ánh nắng để sạc điện. Từ 5 địa điểm chọn sơ khởi, một địa điểm được xem là tốt nhất làm bãi đáp có một diện tích 1 km vuông, được đặt tên là Agilkia.

Dựa trên địa điểm chọn lựa này, các nhà khoa học tại Trung Tâm ESA tính toán là việc đổ bộ xuống sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko có 75% cơ may thành công. Nhưng sau khi phi thuyền mẹ Rosetta đến gần sao chổi, gởi thêm nhiều hình ảnh khu vực đổ bộ thì cơ may thành công tụt xuống chỉ còn 50%, bởi vì hình ảnh với độ phóng đại chi tiết cho thấy việc đáp xuống vị trí đó không phải dễ dàng như họ tính trước đây. Tuy nhiên, cuối cùng họ cũng chọn được một vị trí tốt với cơ may thành công tăng lên lại 75%.

Tuy nhiên, chuyến hành trình không suông sẻ. Phải nói là đầy lo âu vì những trục trặc kỹ thuật xảy ra đêm trước làm mọi người thất vọng. Vào tối ngày Thứ Ba (11/11), vài giờ trước khi con tàu Philae rời phi thuyền mẹ Rosetta, 1 trong số bộ phận kích lửa máy đẩy con tàu không hoạt động theo lệnh điều khiển từ Trái Đất. Các kỹ sư từ Trái Đất mất hàng giờ tìm cách điều chỉnh máy móc con tàu đổ bộ, nhưng không thành công. Trục trặc máy móc này có nguy cơ hủy bỏ việc đổ bộ. Cuối cùng, lúc 02:35 GMT ngày Thứ Tư (12/11) các nhà khoa học quyết định tiếp tục công tác cho đổ bộ xuống sao chổi mặc dầu có trục trặc hệ thống phun lửa.

Bộ phận tạo lực đẩy khác được kích hỏa chạy trong 60 giây đồng hồ, lửa hướng lên trời để đẩy con tàu hướng xuống sao chổi, với vận tốc thật chậm để đáp xuống an toàn nhưng đủ mạnh để con tàu không bị dội lên trở lại, bởi vì sức hút của sao chổi quá nhỏ, chỉ bằng vài trăm ngàn nhỏ hơn lực hút của Trái Đất. Sau khi đáp an toàn, các nhà khoa học mới khám phá ra rằng con tàu hạ xuống không đủ nhanh để đáp an toàn trong một lần đáp, mà thực tế con táu bị dội lên một lần, sau đó mới đáp xuống được an toàn.

Con tàu đổ bộ Philae vừa rời phi thuyền mẹ Rosetta

Đối với các khoa học gia điều khiển con tàu Philae, thời gian 7 giờ kể từ khi con tàu tách rời phi thuyền mẹ Rosetta đến lúc đáp xuống sao chổi là thời gian vô cùng nghẹt thở, đầy lo âu, trông ngóng tin gởi từ con tàu. Tàu Philae tách rời phi thuyền mẹ lúc 08:35giờ GMT nhưng mải tới 09:03 GMT Trung Tâm ESA ở Trái Đất mới nhận được tín hiệu. Đối với khoảng cách 20 km từ lúc tách rời phi thuyền mẹ đến mặt đất của sao chổi, con tàu Philae rơi xuống sao chổi với vận tốc rất chậm, 1,8 km/giờ, bằng vận tốc của người đi bộ. Lúc 11:00 giờ GMT, phi thuyền mẹ nhận tín hiệu từ con tàu con Philae cho biết đã xòe các chân để sẳn sàng đáp, và bắt đầu chụp hình. Hình ảnh đầu tiên chụp ngược lại phi thuyền mẹ sau khi tách rời phi thuyền mẹ 50 giây cho thấy giải ánh sáng mặt trời dài 14 m.

Con tàu Philae chụp phi thuyền mẹ khi vừa rời 50 giây trên đường đáp xuống sao chổi

Vị trí Agilkia nơi đáp xuống sao chổi cách Trái Đất 510 triệu km, ở giữa quỹ đạo của Hỏa Tinh (Mars) và Mộc Tinh (Jupiter), và sao chổi bay với vận tốc 18km/giây. Mặc dầu vận tốc truyền tín hiệu radio nhanh bằng vận tốc ánh sáng, nhưng phải mất khoảng nửa giờ đồng hồ tín hiệu mới truyền qua được không gian giữa Philae và Trung Tâm ESA ở Trái Đất. Đó chính là một trở ngại rất lớn cho việc ra lệnh hay nhận tin giữa con tàu Philae và ESA. Vì vậy, mọi hoạt động của con tàu Philae đều tự động (robotic) tính toán trước và được gài sẳn trong bộ óc vi tính của nó.

Phi thuyền Rosetta mang con tàu Philae được phóng từ bệ phóng tại Kourou ở Guiana -Thuộc- Pháp (French Guiana) vào ngày 2/3/2004, và đã di hành đoạn đường dài hơn 6 tỷ km trong vũ trụ để đón đầu sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko vào ngày 6/8/2014, vào quỹ đạo của sao chổi vào ngày 10/9/2014 và đáp thành công lên sao chổi vào lúc 16:05 giờ GMT ngày 12/11/2014.

Con tàu Philae sửa soạn đáp xuống sao chổi

Đây là lần đầu tiên con người gởi tới được sao chổi một con tàu nghiên cứu. Cũng cần nhắc lại, là năm 1986 Trung Tâm NASA của Hoa Kỳ đã thành công gởi một con tàu đi qua đuôi Sao Chổi Halley, và năm 2005 con tàu Deep Impact cũng xẹt ngang qua gần Sao Chổi Temple 1, nhưng chưa có con tàu nào đáp xuống sao chổi như Philae.

Chương trình phi thuyền Rosetta và con tàu Philae tốn khoảng 1.58 tỷ dollars Mỹ để giải mả những bí mật về sao chổi, tìm hiểu nguồn cội của vũ trụ, bởi vì vật liệu tạo thành sao chổi cùng lúc tạo thành Thái Dương Hệ của chúng ta. Với hình ảnh và dữ liệu thành phần cấu tạo sao chổi sẽ giúp các nhà khoa học hiểu Thái Dương Hệ nhiều hơn, nhất là bằng cách nào sao chổi mang nước và chất hữu cơ đến Trái Đất để tạo sự sống ở hành tinh này.

Trên quỹ đạo của sao chổi, phi thuyền mẹ Rosetta có nhiệm chụp ảnh và thâu hoạch các dữ kiện về tỉ trọng, nhiệt độ, thành phần hóa chất cấu tạo sao chổi. Phi thuyền cũng lấy mẩu bụi, các khí thải từ sao chổi khi sao chổi bay gần Mặt Trời, nhất là vào ngày 13/8/2015 là ngày sao chổi gần Mặt Trời nhất trong quỹ đạo.

Còn con tàu Philae có nhiệm vụ đào khoan mặt đất sâu tới 20 cm, thâu hoạch mẩu đất đá, phân tích tại chỗ, gởi kết quả về Trái Đất. Con tàu Philae mang 10 dụng cụ khoa học, trong đó có 2 dụng cụ của nước Anh. Máy Ptolemy do Đại Học Mở của Anh (Open University) sáng chế có nhiệm vụ đun nóng mẩu đất đá cho thoát thành hơi, phân tích hơi qua quang phổ, lấy kết quả thành phần cấu tạo địa chất sao chổi và gởi về Trái Đất. Máy kia là Comet Nucleus Sounding Experiment của hảng Consert dùng phương pháp truyền làn sóng radio vào lòng đất để biết cấu tạo địa chất bên trong của sao chổi. Nhiệm vụ của con tàu Philae kéo dài trong 6 tuần lễ.

Mặt đất sao chổi

Chương trình đổ bộ sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko là sự hợp tác khoa học của 12 quốc gia Âu Châu (Áo, Phần Lan, Pháp, Đức, Hungary, Ý, Ái Nhĩ Lan, Hòa Lan, Poland, Spain, Thụy Sĩ và Anh). Con tàu Philae nặng tổng cộng 97.9 kg, trong đó chứa 26.7 kg trang bị khoa học. Tên Philae được đặt theo địa danh cồn Philae Island trên sông Nile của Ai Cập, nơi có viên đá từ sao chổi rớt xuống.

Sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko được đặt theo tên của 2 nhà thiên văn Liên Xô khám phá sao chổi này vào năm 1969 là Klim Ivanovych Churyumov và Svetlana Ivanovna Gerasimenko. Sao chổi này còn được gọi tắt là Chury, hay 67P/C-G, hay sao chổi 67P hay 67P, bay trọn quĩ đạo mất 6,45 năm (tức 1 năm của sao chổi 67P dài gấp 6,45 lần năm của Trái Đất), có ngày dài 12,4 giờ, và di chuyển 135.000 km/giờ trên quỹ đạo. Sao chổi này đến gần Mặt Trời vào ngày 13/8/2015.

Phi thuyền Rosetta dự trù hoạt động đến tháng 12/2015, nhưng nếu đủ nhiên liệu, các nhà khoa học có thể gia tăng tuổi hoạt động thêm 6 tháng nữa. Trên đường di chuyển phi thuyền Rosetta gặp nhiều yếu tố giảm thọ vì bay qua vùng nhiều khí và bão bụi do sao chổi phóng thích. Còn con tàu tự động robotic Philae có dung lượng bình điện sơ khởi 40 giờ, nhưng nó có khả năng sạt điện để hoạt động khi có ánh sáng mặt trời. Tuy vậy, con tàu đổ bộ Philae có thể chỉ hoạt động được tới tháng 3/2015, khi hệ thống điện tử bị hâm nóng quá nên khó có thể hoạt động. Philae sẽ nằm bất động trong nhiều năm dài 6.45-năm-địa cầu và từ từ bị hao mòn biến xác.

Reading, 14/11/2014

Trần-Đăng Hồng, PhD

Tài liệu tham khảo.

Nhật báo The Guardian, ngày 13/11/2014

Tài liệu tải từ Google search