NASA vừa tài trợ cho một dự án nghiên cứu nhằm phát triển đội hình 10.000 vệ tinh siêu nhỏ có khả năng lao trực tiếp vào hệ vành đai của Sao Thổ để thu thập dữ liệu chưa từng có về cấu trúc và nguồn gốc của hệ vành đai nổi tiếng nhất Hệ Mặt Trời.
Dự án được lựa chọn trong chương trình Ý tưởng Tiên tiến Đổi mới của NASA (NIAC) giai đoạn I, với mục tiêu nghiên cứu khả năng sử dụng một “bầy đàn” vệ tinh cực nhỏ, hay còn gọi là femtosatellite, để thám hiểm tại chỗ các vành đai, khí quyển và từ quyển của Sao Thổ.
Theo NASA, dù tàu thăm dò Cassini trước đây đã cung cấp lượng dữ liệu lớn nhất từng có về Sao Thổ trong suốt gần 20 năm hoạt động, tàu này chưa bao giờ thực sự đi vào bên trong các vành đai do nguy cơ va chạm với những khối băng có thể phá hủy hoàn toàn tàu vũ trụ trị giá hàng tỷ USD.
Các vành đai của Sao Thổ chủ yếu gồm băng nước và vật liệu đá, với kích thước hạt trải dài từ bụi siêu nhỏ đến những khối lớn tương đương một ngôi nhà. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa xác định được chính xác tuổi của các vành đai cũng như cơ chế va chạm, kết tụ giữa các hạt băng bên trong chúng.
Ý tưởng mới do Tiến sĩ Michael Rubenstein, chuyên gia hàng đầu về robot bầy đàn, dẫn dắt. Ông nổi tiếng với dự án Kilobot gồm hơn 1.000 robot cỡ nhỏ có thể tự phối hợp và tạo thành các hình dạng phức tạp.
Tháng 7/2026, NASA công bố tài trợ cho dự án này trong nhóm 18 ý tưởng công nghệ giai đoạn đầu với tổng ngân sách 3,2 triệu USD. Mỗi dự án giai đoạn I nhận tối đa 175.000 USD để nghiên cứu khả thi trong vòng 9 tháng.
Femtosatellite là loại vệ tinh siêu nhỏ, chỉ nặng vài gram và có kích thước vài centimet. Chúng tận dụng những tiến bộ trong công nghệ thu nhỏ linh kiện điện tử, tương tự các công nghệ được phát triển cho ngành công nghiệp điện thoại thông minh.
Khái niệm này không hoàn toàn mới. Năm 2019, sứ mệnh KickSat-2 đã triển khai 105 vệ tinh “Sprite” lên quỹ đạo Trái Đất thấp và chứng minh chúng có thể liên lạc với mặt đất. Tuy nhiên, các vệ tinh khi đó không có hệ thống điều khiển quỹ đạo chủ động.
Theo đề xuất mới, 10.000 femtosatellite sẽ được trang bị khả năng tự điều hướng. Cơ chế cụ thể vẫn chưa được xác định, nhưng có thể bao gồm các động cơ vi lực đẩy hoặc hệ thống khai thác từ trường của Sao Thổ để thay đổi quỹ đạo.
Nếu thành công, hàng nghìn vệ tinh có thể cùng lúc lao vào các khu vực khác nhau của hệ vành đai, cung cấp những quan sát trực tiếp đầu tiên về cách các hạt băng chuyển động, va chạm và kết hợp với nhau.
Trong khi đó, các vệ tinh khác có thể đi vào nhiều vùng khác nhau trong tầng khí quyển trên của Sao Thổ để nghiên cứu thời tiết hành tinh, hoặc theo dõi từ trường phức tạp của hành tinh khí khổng lồ này từ nhiều độ cao khác nhau.
NASA đặc biệt quan tâm đến việc nghiên cứu các vành đai của Sao Thổ. Cơ quan này cũng đang tài trợ cho một dự án NIAC khác có tên PRAXIS do Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) đề xuất.
PRAXIS sử dụng một tàu mẹ bay phía trên hệ vành đai, kết hợp với một cánh tay robot được hỗ trợ bởi trí tuệ nhân tạo để tiếp cận và lấy mẫu vật chất trong vành đai theo kiểu “chạm rồi rời đi”.
Dù vậy, các chuyên gia lưu ý rằng cả hai ý tưởng vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu sơ khởi. Sau giai đoạn I, các dự án còn phải trải qua nhiều năm phát triển công nghệ, thử nghiệm và tìm kiếm nguồn vốn trước khi có thể được phê duyệt thành sứ mệnh thực tế.
Ngay cả khi được lựa chọn, việc chế tạo, phóng tàu và hành trình đến Sao Thổ cũng sẽ mất thêm nhiều năm. Do đó, các hoạt động khoa học đầu tiên nếu thành hiện thực nhiều khả năng chỉ bắt đầu vào thập niên 2040.
Mô phỏng ý tưởng triển khai đội hình 10.000 vệ tinh siêu nhỏ để thám hiểm trực tiếp hệ vành đai Sao Thổ. Ảnh: NASA
Một vệ tinh femtosatellite dạng “Sprite” được sử dụng trong dự án KickSat. Ảnh: Rebecca Manchester/Cornell University
