Voyager 1, tàu thăm dò không gian xa của NASA, sắp trở thành tàu vũ trụ đầu tiên đạt tới một cột mốc mang tính lịch sử. Vào tháng 11/2026, tàu sẽ ở cách Trái Đất một ngày ánh sáng.
Được phóng vào năm 1977, Voyager 1 hiện là tàu vũ trụ ở xa Trái Đất nhất, đang thăm dò không gian liên sao ở khoảng cách 15,8 tỷ dặm (25,43 tỷ km).
Khái niệm “một ngày ánh sáng” dùng để chỉ khoảng cách mà một tín hiệu hoặc mệnh lệnh truyền đi với tốc độ ánh sáng phải mất 24 giờ mới tới được tàu vũ trụ từ Trái Đất, theo bà Suzy Dodd, quản lý dự án Voyager tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA. Một ngày ánh sáng tương đương khoảng 16 tỷ dặm, hay 26 tỷ km.
Điều đó có nghĩa là nếu đội ngũ Voyager yêu cầu tàu thực hiện một thao tác nào đó khi đã đạt mốc này, họ sẽ phải chờ thêm một ngày nữa mới nhận được phản hồi từ Voyager.
“Nếu tôi gửi một lệnh và nói ‘chào buổi sáng, Voyager 1’ lúc 8 giờ sáng thứ Hai, thì tôi sẽ nhận được phản hồi của Voyager 1 vào khoảng 8 giờ sáng thứ Tư,” bà Dodd nói.
Voyager 1 và tàu song sinh Voyager 2 là hai tàu vũ trụ duy nhất đang hoạt động bên ngoài nhật quyển, tức “bong bóng” từ trường và các hạt của Mặt Trời, trải rộng vượt xa quỹ đạo của sao Diêm Vương. Sau nhiều thập kỷ trong không gian, cả hai tàu đã phải tắt một số thiết bị, nhưng vẫn tiếp tục sử dụng các công cụ còn lại để nghiên cứu vùng không gian chưa được khám phá này và cung cấp dữ liệu có thể phục vụ cho các sứ mệnh trong tương lai.
Việc duy trì liên lạc với những tàu thăm dò ở khoảng cách xa như vậy đi kèm nhiều thách thức, song bà Dodd và các cộng sự đang thực hiện những bước cần thiết để bảo đảm các “cụ già” này có thể chạm mốc kỷ niệm 50 năm vào năm 2027.
Giữ liên lạc qua những khoảng cách vũ trụ mênh mông
Được phóng lên với mục tiêu khám phá sao Mộc và sao Thổ, Voyager 1 đã rời xa Trái Đất theo cùng một quỹ đạo và với cùng vận tốc – khoảng 38.000 dặm/giờ – kể từ lần bay ngang qua sao Thổ vào tháng 11/1980.
Dựa trên vị trí của Trái Đất so với Voyager 1, vận tốc và quỹ đạo của tàu, các kỹ sư có thể tính toán chính xác thời gian để một tín hiệu truyền tới tàu thăm dò.
Chẳng hạn, sau lần bay ngang sao Thổ, quỹ đạo của Voyager 1 đưa tàu đi lên trên và rời khỏi mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh, trong khi Voyager 2 sau lần bay ngang sao Hải Vương năm 1989 đã đi qua phía trên hành tinh băng giá này rồi di chuyển xuống dưới và rời khỏi mặt phẳng quỹ đạo. Kể từ các lần bay ngang hành tinh cuối cùng đó, không tàu nào được điều chỉnh quỹ đạo, đồng nghĩa với việc cả hai đã thực hiện những hành trình liên tục kéo dài hàng chục năm.
Voyager 2 dự kiến sẽ không đạt mốc một ngày ánh sáng cho tới tháng 11/2035, và ngay cả những dự đoán lạc quan nhất cũng cho rằng khi đó tàu có thể đã ngừng hoạt động. Dù vậy, cả hai tàu vẫn liên tục khiến đội ngũ kỹ sư bất ngờ.
Mỗi ngày trôi qua, với tư cách là những tàu vũ trụ còn hoạt động lâu đời nhất, Voyager vẫn lập kỷ lục chỉ bằng việc tiếp tục vận hành.
Tuy nhiên, hành trình này không hề dễ dàng.
Các tàu chỉ truyền dữ liệu về với tốc độ rất thấp, khoảng 160 bit mỗi giây, tương đương tốc độ Internet quay số bằng tay trước đây, theo bà Dodd.
“Khoảng cách quá xa khiến tín hiệu mất rất nhiều thời gian để đến được Trái Đất, và cường độ tín hiệu thì suy giảm mạnh,” bà nói. “Chúng tôi phải sử dụng nhiều mảng ăng-ten kết hợp mới thu lại được tín hiệu đó.”
Tốc độ dữ liệu thấp đồng nghĩa với việc nhóm của bà Dodd chỉ nhận được rất ít thông tin về tình trạng “sức khỏe” của mỗi tàu, và nếu có trục trặc xảy ra, họ không thể phản ứng nhanh.
Tuy vậy, cả hai tàu Voyager đều được thiết kế với mức độ tự chủ cao, cho phép chúng tự bảo vệ mình nếu có sự cố xảy ra ở khoảng cách hàng tỷ dặm từ Trái Đất.
“Nếu có điều gì đó không ổn, chúng có thể tự đưa mình vào trạng thái an toàn để chờ đến khi chúng tôi có thể liên lạc lại, xác định vấn đề và khắc phục,” bà Dodd cho biết.
Vì sao các tàu Voyager vẫn bền bỉ tồn tại
Trong nhiều năm qua, nhóm dự án đã phải đưa ra những quyết định khó khăn để bảo đảm các tàu có thể hoạt động lâu nhất có thể, theo bà Dodd. Điều đó bao gồm việc tắt các hệ thống kỹ thuật và thiết bị khoa học để tiết kiệm năng lượng, đồng thời giữ cho tàu đủ ấm để tiếp tục vận hành.
Để các tàu Voyager duy trì liên lạc với Trái Đất, ăng-ten của chúng cũng phải luôn hướng về hành tinh của chúng ta.
Nếu các đường dẫn nhiên liệu trên một trong hai tàu bị đóng băng, khiến ăng-ten chệch hướng, “chúng tôi sẽ mất toàn bộ sứ mệnh vì không còn nhận được tín hiệu từ tàu nữa,” bà Dodd nói.
Và không chỉ là chuyện các tàu tiếp tục bay; chúng còn cần phải hoạt động với các thiết bị khoa học.
Trước dịp kỷ niệm 50 năm vào năm 2027, nhiều khả năng cả hai tàu sẽ phải tắt thêm các thiết bị và hệ thống khác. Nhóm dự án hy vọng có thể duy trì hoạt động của Hệ thống Tia Vũ trụ trên Voyager 2, cũng như từ kế và Hệ thống Sóng Plasma trên cả hai tàu. Các thiết bị này sẽ giúp hai tàu hoạt động tương tự như các vệ tinh khí tượng trong không gian liên sao, cảm nhận môi trường mà chúng đang di chuyển qua.
Các nhà khoa học quan tâm tới việc tìm hiểu cách từ trường của Mặt Trời thay đổi và tương tác tại ranh giới nhật quyển, tức khu vực nơi gió nóng từ Mặt Trời gặp không gian liên sao lạnh.
Bà Dodd ví ranh giới này như bờ biển. Khi lội xuống nước, bạn sẽ cảm nhận được những gợn sóng, làn sóng và các yếu tố thay đổi khác khi đi xa bờ hơn, cho tới một điểm nào đó thì mọi thứ trở nên ổn định hơn. Các tàu Voyager đang đo đạc những “gợn sóng” đó, tức các tương tác giữa ranh giới nhật quyển, Mặt Trời và không gian liên sao, khi chúng ngày càng rời xa Mặt Trời.
“Điều quan trọng là phải vận hành các thiết bị khoa học này càng lâu càng tốt để vẽ nên bức bản đồ về những thay đổi khi bạn đi xa dần khỏi Mặt Trời,” bà Dodd nói.
Bà Dodd tin rằng ít nhất một trong hai tàu vẫn có thể tiếp tục hoạt động thêm từ hai đến năm năm nữa. Theo bà, việc duy trì các sứ mệnh chưa từng có tiền lệ này ngày càng trở nên khó khăn hơn theo từng năm.
Tuy nhiên, Voyager có một đội ngũ đáng kinh ngạc đứng phía sau, trong đó có cả những cựu nhân viên NASA đã ngoài 80 tuổi, hiện vẫn tư vấn về các phân hệ chuyên biệt, cùng những thành viên trẻ đến mức khi Voyager được phóng lên, thậm chí cha mẹ họ còn chưa ra đời.
“Nỗ lực mang tính liên thế hệ này trong dự án Voyager thực sự rất đáng trân trọng,” bà Dodd nói. “Tôi yêu những tàu vũ trụ này. Chúng là những đại sứ của chúng ta trên Trái Đất.”
VOYAGER 1 ĐƯỢC PHÓNG ĐỂ LÀM GÌ?Voyager 1 được NASA phóng năm 1977 nhằm khám phá các hành tinh khổng lồ trong Hệ Mặt Trời – đặc biệt là Sao Mộc và Sao Thổ. Tàu thu thập hình ảnh, đo từ trường, bầu khí quyển và mô tả các mặt trăng lớn như Titan, Io… giúp xây dựng hiểu biết nền tảng về hai hành tinh này. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ chính, Voyager 1 tiếp tục bay ra ngoài và trở thành tàu đầu tiên đi vào không gian liên sao (2012). Những quan sát này giúp giới khoa học hiểu ranh giới Hệ Mặt Trời hoạt động thế nào, và hỗ trợ thiết kế các sứ mệnh thám hiểm sâu hơn trong tương lai. (Nguồn: NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) – Voyager Mission Overview & Updates. |
Hình minh họa cho thấy Voyager 1 tiến vào không gian liên sao, tức khoảng không giữa các vì sao. Ảnh: NASA
Voyager 1 được phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA tại bang Florida vào ngày 5/9/1977. Ảnh: NASA
