Ngày mai, 28-2, hứa hẹn sẽ là một ngày đáng nhớ đối với những nhà thám hiểm không gian, khi không chỉ một mà hai sứ mệnh lớn của NASA dự kiến sẽ được phóng lên vũ trụ. Điều thú vị là dù hai tàu vũ trụ của các sứ mệnh này rất khác nhau, chúng lại có chung một nhiệm vụ: lập bản đồ vũ trụ (cosmic cartography), và đi chung (carpool) trên cùng một tên lửa của SpaceX.
Tàu vũ trụ thứ nhất, có tên PUNCH, sẽ lập bản đồ về động lực của Mặt Trời, trong khi tàu thứ hai, SPHEREx, sẽ tạo bản đồ của phần còn lại của vũ trụ.
“Vũ trụ hoạt động như thế nào? Chúng ta đã đến đây bằng cách nào? Và liệu chúng ta có cô đơn trong vũ trụ này không?” Shawn Domagal-Goldman, quyền giám đốc Ban Vật lý Thiên văn tại Trụ sở NASA, chia sẻ trong một cuộc họp báo hôm thứ Ba, 25-2. “Những câu hỏi này quá lớn để có thể trả lời bằng một thiết bị duy nhất, thậm chí không thể chỉ bằng một chuyến bay. Chúng ta cần cả một đội tàu để làm điều đó, và mỗi khi chúng ta phóng một kính thiên văn mới, chúng ta đảm bảo rằng nó đóng góp vào đội tàu theo cách độc đáo so với những gì chúng ta đã xây dựng trước đây.”
Hiện tại, vụ phóng dự kiến sẽ diễn ra từ Tổ hợp Phóng 4E tại Căn cứ Lực lượng Không gian Vandenberg ở California, không sớm hơn 10:09 tối theo giờ miền Đông Hoa Kỳ. Hệ thống bốn vệ tinh của PUNCH và cấu trúc hình nón đơn của SPHEREx sẽ được đưa lên quỹ đạo bằng tên lửa Falcon 9 của SpaceX, như một phần của Chương trình Dịch vụ Phóng của NASA.
“Ngành vật lý Mặt Trời đang ‘quá giang’,” Joe Westlake, giám đốc Ban Vật lý Mặt Trời tại Trụ sở NASA, phát biểu trong cuộc họp báo hôm thứ Ba. “PUNCH sẽ đi cùng với SPHEREx, và một lần nữa cho thấy giá trị mà NASA mang lại cho người đóng thuế Mỹ khi hai sứ mệnh này cùng được phóng lên.”
Một nhà thám hiểm Mặt Trời mới xuất hiện
Sứ mệnh PUNCH, viết tắt của Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (Máy đo phân cực để hợp nhất Vành nhật hoa và Nhật quyển), bao gồm bốn vệ tinh nhỏ — ba máy ảnh góc rộng và một máy ảnh góc hẹp — sẽ được đặt xung quanh Trái Đất. Chúng được thiết kế để tạo ra hình ảnh 3D về quầng Mặt Trời hay Vành Nhật hoa (corona), nơi biến đổi thành gió Mặt Trời, lấp đầy bong bóng khổng lồ trong không gian của chúng ta, được gọi là nhật quyển (heliosphere). Ngoài ra, PUNCH sẽ sử dụng các mẫu ánh sáng phân cực để tiết lộ hướng di chuyển của các cấu trúc bên trong nhật quyển.
“Tôi nghĩ PUNCH sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về thời tiết không gian và cách chúng di chuyển qua vùng nhật quyển trong hành trình tới Trái Đất,” Nicholeen Viall, nhà khoa học của sứ mệnh PUNCH tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Maryland, chia sẻ trong cuộc họp báo.
Ví dụ, đôi khi Mặt Trời phóng ra những đợt bùng phát plasma vào không gian, gọi là phun trào khối vành nhật hoa (CME). Nhờ khả năng quan sát ánh sáng phân cực, PUNCH có thể xác định hướng di chuyển của CME này.
Theo Viall, bốn vệ tinh của PUNCH được bố trí xung quanh Trái Đất sẽ giúp vẽ ra bức tranh về việc CME đang lao về phía hành tinh của chúng ta hay hướng đến một nơi khác trong Hệ Mặt Trời. Đây không phải là lần đầu tiên một tàu vũ trụ quan sát ánh sáng phân cực — nhóm nghiên cứu của PUNCH nhấn mạnh rằng tàu STEREO của NASA cũng đã làm điều này — nhưng PUNCH có thể đạt được độ phân giải cao hơn đáng kể.
Viall nói: “Chúng tôi đang cải thiện gấp 100 lần so với STEREO và sẽ quan sát từ các cực Mặt Trời, điều này đòi hỏi độ nhạy cực cao.”
“Người em” của Kính viễn vọng James Webb
Trong khi đó, sứ mệnh SPHEREx, viết tắt của Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (Máy quang phổ kế cho Lịch sử Vũ trụ, Kỷ nguyên Tái ion hóa và Sứ mệnh Thám hiểm Băng). Các nhà khoa học thường so sánh SPHEREx với một cái tên mà bạn có thể đã quen thuộc: Kính viễn vọng Không gian James Webb.
Giống như James Webb, SPHEREx sẽ quan sát vũ trụ qua ánh sáng hồng ngoại.
Điều này có nghĩa là nó sẽ làm việc với các bước sóng hồng ngoại phát ra từ những vùng xa xôi, bí ẩn của vũ trụ để làm sáng tỏ những gì đã xảy ra trong những khoảnh khắc hỗn loạn đầu tiên của thời gian. Tuy nhiên, không giống như James Webb — vốn tạo ra những bức chân dung cực kỳ chi tiết về các khu vực nhỏ của bầu trời — SPHEREx có một nhiệm vụ lớn hơn. Nó sẽ thu thập hình ảnh góc rộng, toàn cảnh của toàn bộ bầu trời đêm.
“Hãy tưởng tượng bạn là một nhiếp ảnh gia muốn chụp ảnh động vật hoang dã trong rừng,” Domagal-Goldman nói. “Bạn có thể sử dụng một chiếc máy ảnh được thiết kế để phóng to một cái cây, hoặc thậm chí một tổ chim và những quả trứng bên trong tổ — đó là cách James Webb hoạt động. Còn SPHEREx, nó giống như một ống kính toàn cảnh. Nó không chỉ cho chúng ta thấy một quả trứng trong tổ trên cây, mà sẽ cho thấy cả khu rừng và tất cả các cây trong đó.”
“Chúng tôi sẽ tạo ra 102 bản đồ ở 102 bước sóng khác nhau cứ mỗi sáu tháng một lần,” Phil Korngut, nhà khoa học phụ trách thiết bị của SPHEREx tại Viện Công nghệ California (Caltech) ở Pasadena, cho biết trong cuộc họp báo hôm thứ Ba.
Với mục tiêu đó, Domagal-Goldman cho rằng SPHEREx sẽ giúp trả lời ba câu hỏi quan trọng trong thiên văn học.
Câu hỏi đầu tiên liên quan đến giãn nở vũ trụ (cosmic inflation)—cách vũ trụ của chúng ta dường như “phình ra” một cách cực độ ngay sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), đánh dấu sự khởi đầu của thời gian. Tóm lại, bằng cách nào và tại sao vũ trụ lại mở rộng gấp một nghìn tỷ tỷ lần, từ kích thước của một nguyên tử đến không gian rộng lớn mà chúng ta thấy ngày nay, chỉ trong một phần rất nhỏ của giây?
“Nếu chúng ta có thể tạo ra bản đồ của vũ trụ như nó đang tồn tại ngày nay và hiểu được cấu trúc đó, chúng ta có thể lần theo dấu vết về những khoảnh khắc ban đầu ngay sau Vụ Nổ Lớn,” Korngut nói. “Vậy nên, những quy mô lớn nhất có thể tưởng tượng, trải dài hàng tỷ năm ánh sáng, lại có mối liên hệ với những quy mô nhỏ nhất có thể hình dung, chỉ là một phần rất nhỏ của một nguyên tử.”
Câu hỏi thứ hai liên quan đến sự tiến hóa của các thiên hà, và câu hỏi cuối cùng xoay quanh nguồn gốc của nước và băng trong vũ trụ.
“Tất cả nước ở đâu? Trên Trái Đất, chúng ta biết rằng mọi sinh vật sống đều cần nước để tồn tại, nhưng làm thế nào và khi nào nước đến đây? Và liệu điều đó có thể đã xảy ra như thế nào đối với các hành tinh quay quanh những ngôi sao khác?” Rachel Akeson, trưởng trung tâm dữ liệu khoa học SPHEREx tại Caltech/IPAC, chia sẻ trong cuộc họp báo.
Như những gì bài viết này đã nêu ra, nếu những tàu thám hiểm không gian này có thể hoàn thành sứ mệnh của mình và đưa nhân loại đến với những câu trả lời được mong đợi từ lâu, hy vọng rằng những người tạo ra chúng sẽ nhớ đến ngày đáng nhớ: ngày 28 tháng 2 năm 2025.
SPHEREx và PUNCH dự kiến sẽ được phóng vào ngày 28-2-2025. Ảnh: NASA
