Bất chấp mọi trở ngại, các kỹ sư NASA đã làm sống lại một bộ đẩy của tàu Voyager 1 – hiện ở sâu trong không gian giữa các vì sao, cách xa Trái đất hàng tỷ km – vốn được cho là đã chết từ năm 2004.
Trong cuộc chạy đua với thời gian trước khi mất liên lạc vĩnh viễn, nhóm kỹ sư đã thực hiện một nỗ lực táo bạo và phức tạp để khôi phục hệ thống bị bỏ quên. Giả thuyết sáng tạo của họ đã được đền đáp, biến một hệ thống tưởng chừng vô vọng thành một phương án dự phòng cứu nguy – vừa kịp lúc.
Hồi sinh bộ đẩy “chết” của Voyager 1
Trong một kỳ tích kỹ thuật đáng chú ý, các nhà khoa học của NASA tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) ở Nam California đã kích hoạt lại một bộ đẩy trên tàu Voyager 1 vốn đã không hoạt động kể từ năm 2004.
Những bộ đẩy này đã bị coi là không thể sử dụng trong suốt hai thập kỷ. Việc khôi phục chúng không hề dễ dàng – đòi hỏi sự sáng tạo và chấp nhận rủi ro – nhưng nhóm kỹ sư muốn có một phương án dự phòng đáng tin cậy. Lý do là vì bộ đẩy chính hiện tại đang có dấu hiệu bị tắc nghẽn do cặn bẩn, có thể ngừng hoạt động ngay trong mùa thu năm nay.
Thời điểm hồi sinh rất quan trọng. NASA cần khởi động lại bộ đẩy dự phòng này trước ngày 4-5, thời điểm ăng-ten mạnh nhất trên Trái Đất dùng để gửi lệnh đến Voyager 1 và Voyager 2 sẽ ngừng hoạt động trong vài tháng để nâng cấp.
Điều khiển quay trong không gian giữa các vì sao
Được phóng vào năm 1977, cả hai tàu Voyager hiện đang bay trong không gian giữa các vì sao với vận tốc khoảng 56.000 km/h. Để giữ liên lạc với Trái Đất, chúng sử dụng các bộ đẩy nhỏ để điều chỉnh hướng, giúp ăng-ten luôn hướng chính xác về hành tinh của chúng ta để truyền và nhận tín hiệu.
Mỗi tàu có một bộ đẩy chính điều khiển chuyển động theo nhiều hướng, cùng với bộ đẩy riêng chuyên điều khiển chuyển động quay tròn – nhìn từ Trái Đất giống như ăng-ten đang quay như đĩa nhạc. Chuyển động tinh tế này giúp tàu định vị theo sao dẫn đường để giữ hướng chính xác.
Tàu cũng được trang bị bộ đẩy dự phòng để điều khiển chuyển động quay. Một bộ đẩy thứ ba – từng được dùng trong các lần bay ngang qua hành tinh – đã được tái sử dụng vào năm 2018 và 2019. Tuy nhiên, các bộ này không có khả năng kiểm soát chuyển động quay, vốn rất quan trọng để duy trì liên lạc với Trái Đất.
Để xử lý tình trạng tắc nghẽn trong các ống dẫn của bộ đẩy, kỹ sư thường luân phiên sử dụng giữa bộ đẩy chính, dự phòng và bộ điều khiển hành trình của cả hai tàu. Nhưng bộ đẩy quay chính của Voyager 1 đã ngừng hoạt động vào năm 2004 sau khi mất nguồn từ hai bộ gia nhiệt nhỏ bên trong. Các kỹ sư cho rằng không thể sửa được bộ gia nhiệt bị hỏng này nên đã chỉ dựa vào bộ đẩy quay dự phòng để định hướng theo sao.
“Khi đó, nhóm kỹ thuật chấp nhận rằng bộ đẩy quay chính không hoạt động được vì họ có bộ dự phòng hoạt động tốt,” ông Kareem Badaruddin, quản lý sứ mệnh Voyager tại JPL, nói. “Và thành thật mà nói, có lẽ họ cũng không nghĩ Voyager lại hoạt động thêm 20 năm nữa cho đến nay.”
Giả thuyết mới khơi lại hy vọng cũ
Tuy nhiên, không có khả năng điều khiển chuyển động quay sẽ gây ra hàng loạt vấn đề đe dọa sứ mệnh, nên nhóm kỹ thuật đã xem xét lại sự cố năm 2004. Họ nghi ngờ rằng một thay đổi bất ngờ trong mạch điện cung cấp điện cho bộ gia nhiệt đã vô tình đảo ngược công tắc, khiến hệ thống ngừng hoạt động. Nếu họ có thể “bật lại” công tắc này về vị trí ban đầu, bộ gia nhiệt có thể hoạt động trở lại và làm nóng bộ đẩy quay chính, sẵn sàng thay thế khi bộ đẩy dự phòng bị tắc hoàn toàn.
Giải pháp đòi hỏi tính toán chính xác: nhóm phải khởi động bộ đẩy quay đã “ngủ đông”, sau đó sửa và khởi động lại bộ gia nhiệt. Trong thời gian đó, nếu hệ thống định hướng sao trôi quá xa khỏi sao dẫn đường, tàu sẽ tự động kích hoạt các bộ đẩy quay. Nếu bộ gia nhiệt chưa hoạt động lúc đó, nó có thể gây ra vụ nổ nhỏ, nên nhóm phải căn chỉnh hướng tàu thật chính xác.
Áp lực thời gian càng gia tăng vì từ ngày 4-5-2025 đến tháng 2-2026, ăng-ten DSS-43 – đường kính 70 mét tại Canberra, Úc – sẽ tạm ngừng hoạt động để nâng cấp. Mặc dù mạng lưới Deep Space Network của NASA có ba trạm (ở California, Tây Ban Nha và Úc), chỉ DSS-43 đủ mạnh để gửi lệnh đến tàu Voyager.
“Việc nâng cấp ăng-ten rất quan trọng cho các nhiệm vụ đổ bộ Mặt Trăng trong tương lai, và cũng giúp tăng khả năng truyền thông cho các sứ mệnh khoa học sâu trong không gian – nhiều trong số đó kế thừa phát hiện của Voyager,” bà Suzanne Dodd, Giám đốc dự án Voyager tại JPL nói.
Nhóm kỹ sư muốn đảm bảo rằng bộ đẩy bị ngủ đông có thể sẵn sàng khi ăng-ten hoạt động trở lại vào tháng 8, vì đến lúc đó, bộ đẩy hiện tại có thể bị tắc hoàn toàn.
Nỗ lực 20 năm cuối cùng được đền đáp
Công sức chuẩn bị đã mang lại kết quả: vào ngày 20-3, nhóm kỹ thuật theo dõi tàu thực hiện lệnh của họ. Vì Voyager ở quá xa, tín hiệu vô tuyến mất hơn 23 giờ mới đến Trái Đất, đồng nghĩa mọi việc họ thấy đã xảy ra từ hôm trước. Nếu thử nghiệm thất bại, có thể tàu đã gặp nguy hiểm. Nhưng chỉ sau 20 phút, nhóm thấy nhiệt độ của bộ gia nhiệt tăng vọt – dấu hiệu rõ ràng cho thấy họ đã thành công.
“Đó là khoảnh khắc thật huy hoàng. Tinh thần cả nhóm lên rất cao hôm đó,” ông Todd Barber, kỹ sư phụ trách động lực đẩy tại JPL nói. “Các bộ đẩy này từng được coi là đã chết – và kết luận đó rất hợp lý. Nhưng một kỹ sư trong nhóm đã nghĩ đến khả năng khác – và nó hoàn toàn sửa được. Đây đúng là một phép màu nữa cho Voyager.”
Voyager 1 và 2 là hai tàu thăm dò biểu tượng của NASA, được phóng năm 1977 để nghiên cứu các hành tinh bên ngoài hệ Mặt Trời – gồm Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên vương tinh và Hải vương tinh.
Hiện Voyager 1 cách Trái Đất khoảng 24 tỷ km, còn Voyager 2 cách khoảng 21 tỷ km – trở thành những vật thể nhân tạo xa nhất trong lịch sử. Sau khi hoàn thành sứ mệnh hành tinh, cả hai tàu trở thành tàu đầu tiên và duy nhất tiến vào và gửi dữ liệu từ không gian giữa các vì sao – khu vực ngoài phạm vi ảnh hưởng của Mặt Trời (heliosphere).
Chuyến hành trình kéo dài hơn 47 năm của chúng tiếp tục mang lại những hiểu biết đột phá về ranh giới xa nhất của hệ Mặt Trời.
Deep Space Station 43 (DSS-43) – ăng-ten rộng 70 mét tại tổ hợp thông tin không gian sâu gần Canberra, Úc. Ảnh: NASA/JPL
Tàu Voyager – đang bay trong không gian giữa các vì sao với tốc độ 56.000 km/h. Hình minh họa một trong hai tàu đang rời xa hệ Mặt Trời. Ảnh: NASA/JPL
