Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman của NASA có thể hoạt động khoa học tới 22 năm, hơn gấp đôi thời gian dự kiến ban đầu, nhờ lượng nhiên liệu còn lại nhiều hơn dự tính và quá trình điều chỉnh quỹ đạo hiệu quả.
Roman vẫn đang trên đường bay đến quỹ đạo quanh điểm L2 giữa Mặt Trời và Trái Đất, nhưng NASA cho biết kính viễn vọng này đã có đủ nhiên liệu để kéo dài đáng kể thời gian hoạt động. Sứ mệnh ban đầu được thiết kế gồm 5 năm quan sát chính và 5 năm hoạt động mở rộng. Với lượng nhiên liệu hiện có, tổng thời gian hoạt động khoa học tiềm năng có thể lên tới 22 năm.
“Nhờ công tác tính toán quỹ đạo rất chính xác, quá trình vận hành hiệu quả và cú phóng chính xác của SpaceX, Roman có đủ nhiên liệu cho ít nhất 22 năm hoạt động khoa học,” Jamie Dunn, giám đốc Trung tâm Bay Không gian Goddard của NASA, cho biết.
Phóng chính xác, tàu nhẹ hơn dự kiến
Nhiên liệu là nguồn tài nguyên tiêu hao duy nhất của Roman và cũng là yếu tố chính giới hạn thời gian hoạt động của kính viễn vọng.
Một trong những yếu tố giúp kéo dài sứ mệnh là tên lửa Falcon Heavy của SpaceX đưa Roman rời quỹ đạo thấp quanh Trái Đất với độ chính xác cao. Càng ít sai lệch trong quá trình phóng, Roman càng cần ít nhiên liệu để thực hiện các lần điều chỉnh quỹ đạo sau đó.
Khối lượng thực tế của tàu cũng thấp hơn mức NASA dự tính khi lập kế hoạch nhiên liệu. Các kỹ sư thường phải dự phòng theo khối lượng tối đa có thể có của tàu để tránh thiếu nhiên liệu trong quá trình vận hành.
“Vì khối lượng của Roman thấp hơn dự toán, chúng tôi có thể nạp đầy các bình nhiên liệu thay vì chỉ nạp lượng cần thiết cho yêu cầu hoạt động 10 năm,” Alison Rao, phụ trách hệ thống động lực của Roman tại NASA Goddard, nói.
Thiết kế của Roman đã thay đổi nhiều lần trong quá trình phát triển. Một tài liệu thiết kế năm 2015 ước tính tàu có khối lượng khoảng 4.166 kg, trong đó chỉ 107 kg là nhiên liệu. Sau nhiều năm hoàn thiện thiết kế, khối lượng dự kiến tăng lên 9.800 kg. Tuy nhiên, khi phóng vào ngày 30-8-2026, Roman chỉ nặng khoảng 8.056 kg, tạo thêm dư địa để nạp nhiên liệu.
Các lần điều chỉnh quỹ đạo tiêu tốn ít nhiên liệu
Một yếu tố quan trọng khác là Roman đã thực hiện lần hiệu chỉnh quỹ đạo đầu tiên vào ngày 31-8 với độ chính xác hơn 99%.
NASA dự kiến dành khoảng 200 kg nhiên liệu cho thao tác này, nhưng Roman chỉ tiêu thụ 18 kg trong khoảng 3 phút. Khối lượng tàu thấp hơn dự kiến cũng giúp giảm lượng nhiên liệu cần thiết.
Lần hiệu chỉnh quỹ đạo tiếp theo dự kiến cũng tiêu tốn ít nhiên liệu hơn kế hoạch nhờ độ chính xác của lần điều chỉnh đầu tiên.
Đầu tháng 12, Roman sẽ thực hiện thao tác cuối cùng để đi vào quỹ đạo dạng vòng quanh điểm L2, cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km về phía đối diện Mặt Trời. NASA cũng dự kiến thao tác này sẽ cần ít nhiên liệu hơn dự tính.
Sau khi ổn định tại L2, Roman chỉ cần định kỳ điều chỉnh quỹ đạo khoảng 28 ngày một lần. Theo NASA, toàn bộ những yếu tố này có thể giúp kính viễn vọng có thêm khoảng 12 năm quan sát so với kế hoạch ban đầu.
Có thể mở rộng nhiều chương trình quan sát
Trong 5 năm hoạt động chính, phần lớn thời gian quan sát của Roman sẽ dành cho các chương trình khảo sát khoa học cốt lõi, trong đó có chương trình theo dõi các hiện tượng thiên văn thay đổi theo thời gian ở những vùng vĩ độ cao.
Thời gian 5 năm hoạt động mở rộng theo kế hoạch ban đầu sẽ dành nhiều hơn cho chương trình Quan sát chung, cho phép các nhà thiên văn và vật lý thiên văn bên ngoài nhóm nghiên cứu chính đề xuất sử dụng kính viễn vọng.
NASA hiện đã có khoảng 50 chương trình quan sát tiềm năng sẵn sàng triển khai. Cơ quan này chưa công bố cách phân bổ thêm khoảng 12 năm quan sát, nhưng các chương trình mở rộng cho cộng đồng khoa học có thể chiếm phần đáng kể thời gian này.
Roman cũng được trang bị thiết bị tạo ảnh và chặn ánh sáng từ sao trung tâm, một công nghệ thử nghiệm nhằm phục vụ các sứ mệnh tương lai tìm kiếm những hành tinh ngoài hệ Mặt Trời. Nếu thiết bị hoạt động tốt, nó cũng có thể được sử dụng nhiều hơn trong thời gian sứ mệnh được kéo dài.
Ban đầu có tên WFIRST, viết tắt của Kính viễn vọng Khảo sát Hồng ngoại Trường rộng, Roman sau đó được đổi tên để vinh danh Nancy Grace Roman, nhà thiên văn học từng là trưởng bộ phận thiên văn đầu tiên của NASA.
Kính viễn vọng ban đầu được thiết kế với gương chính đường kính 1,5 m, nhưng cuối cùng được trang bị gương 2,4 m, vốn ban đầu được phát triển cho một vệ tinh trinh sát.
Sau nhiều năm thay đổi thiết kế, điều chỉnh mục tiêu khoa học và giải quyết vấn đề ngân sách, Roman đang tiến gần giai đoạn vận hành. Sau khi đến L2, kính viễn vọng sẽ trải qua quá trình kiểm tra và hiệu chỉnh trước khi bắt đầu các chương trình quan sát khoa học.
Minh họa kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman hoạt động tại điểm L2. Ảnh: Trung tâm Bay Không gian Goddard/NASA
Tên lửa Falcon Heavy rời bệ phóng tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy ngày 30-8-2026, mang theo kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman. Ảnh: NASA
