Bản in

Khoa học

Thứ Ba, 11/9/2018 07:24

Hành trình đặc biệt đến Mặt trời

Hành trình đặc biệt đến Mặt trời

GD&TĐ - Đây là một trong những sứ mệnh nghiên cứu khó nhất của NASA: Tàu thăm dò vũ trụ Parker Solar Probe có nhiệm vụ bay đến thật gần bề mặt Mặt trời.

Vừa qua, tên lửa ULA Delta IV Heavy đã đưa con tàu Parker Solar Probe vào không gian vũ trụ. Sứ mệnh này được thực hiện trong khuôn khổ Dự án khoa học “Sống với ngôi sao” (Living with a star).

Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu vành nhật hoa của Mặt trời được thực hiện thông qua các kính viễn vọng trên mặt đất hoặc các vệ tinh nhân tạo trên quỹ đạo quanh Trái đất. Sứ mệnh đầu tiên nghiên cứu khoảng không gian giữa hành tinh của chúng ta và Mặt trời là tàu thăm dò Helios 1. Được phóng vào vũ trụ ngày 10-12-1974, đến ngày 15-3-1975, con tàu đã ở cách Mặt trời khoảng 47 triệu km. Cho đến nay, đây là khoảng cách gần Mặt trời nhất mà một thiết bị nghiên cứu do con người tạo ra đã đạt được.

“Hỗ trợ” của sao Kim

Nhiệm vụ của Parker Solar Probe là đến gần Mặt trời hơn nữa so với 2 tàu Helios 1 và 2 (2 con tàu này nghiên cứu bề mặt Trái đất từ quỹ đạo sao Thủy). Sau khi đạt tới khoảng cách gần nhất đối với vành nhật hoa Mặt trời, tàu Parker Solar Probe sử dụng bộ thiết bị tiên tiến để nghiên cứu cơ chế gia tốc và vận chuyển các hạt năng lượng cao và hình thành năng lượng đốt nóng vành nhật hoa, làm tăng tốc gió Mặt trời.

Các nhà khoa học ở NASA cho rằng, kết quả nghiên cứu có thể làm thay đổi những hiểu biết của chúng ta về hoạt động của khí quyển Mặt trời cùng nguồn gốc và sự tiến hóa của gió Mặt trời. Những phát hiện kiểu này cho phép các nhà nghiên cứu và thiên văn học cải thiện khả năng dự đoán sự kiện thiên nhiên trong vũ trụ, chẳng hạn như chớp lóe Mặt trời (có thể gây nguy hiểm cho các phi hành gia và các sứ mệnh quỹ đạo, gây nhiễu đối với liên lạc radio, làm hỏng mạng lưới điện).

“Sứ mệnh này là sự viếng thăm của nhân loại ở khoảng cách rất gần đối với Mặt trời. Nó làm thay đổi cách chúng ta nhận thức thế giới và hiểu các cơ chế điều hành vũ trụ” - ông Thomas Zurbuchen, Trưởng Phòng Sứ mệnh Khoa học của NASA, cho biết – “Chúng ta đã đạt tới những gì mà vài chục năm trước còn nằm trong trí tưởng tượng của các tác giả tiểu thuyết khoa học viễn tưởng”.

Càng đến gần càng tốt

Sứ mệnh Parker Probe chắc chắn sẽ gặp nhiều thách thức. Ngoài nhiệt độ cao mà tất cả các thiết bị phải chịu đựng, một thách thức nữa là làm sao tiếp cận mục tiêu đã định một cách an toàn. Hành trình về hướng Mặt trời đòi hỏi một lượng năng lượng lớn hơn 55 lần so với hành trình lên sao Hỏa.

Để hóa giải thách thức này, Parker Probe được phóng đi bởi tên lửa hạng nặng – ULA Delta IV Heavy, có khả năng tạo ra sức đẩy 9.700 kN. Hơn nữa, sứ mệnh này phải sử dụng cái gọi là “trợ lý hấp dẫn sao Kim”, hay còn gọi là “súng cao su hấp dẫn”. Bằng cách này, để gia tăng vận tốc, con tàu sử dụng lực hấp dẫn của sao Kim để được phóng về phía Mặt trời với năng lượng mới.

Trong quá trình bay qua điểm cận nhật, con tàu sẽ nhận được điện năng trị giá 388 W do 2 cánh pin Mặt trời với tổng diện tích 1,55 m2 cung cấp.

Ngoài 2 cánh pin Mặt trời, tàu Parker Solar Probe còn bao gồm 5 ăng ten để đo điện trường, 2 thiết bị dò hạt năng lượng, 2 kính viễn vọng cùng các thiết bị đo proton, điện tử và ion helium.

Sau khoảng 1 tháng nữa, tàu Parker Solar Probe sẽ đến gần quỹ đạo sao Kim, quay quanh hành tinh này 7 lần rồi sau đó bay về hướng Mặt trời với năng lượng mới.

Trong vòng 7 năm tới, con tàu sẽ thực hiện 24 vòng quay quỹ đạo xung quanh Mặt trời. Các nhà khoa học dự đoán, trong lúc thực hiện 3 vòng quay quỹ đạo cuối cùng (bắt đầu từ tháng 12-2024), sẽ có thời điểm con tàu bay đến gần Mặt trời nhất, ở khoảng cách 6,16 triệu km tính từ bề mặt Mặt trời.

Trong vòng quay cuối cùng, con tàu vẫn ở trên điểm cận nhật với vận tốc kỷ lục là 692.000 km/h. Khi các động cơ sử dụng hết phần nhiên liệu cuối cùng, tấm chắn nhiệt rơi xuống. Tàu Parker Solar Probe dần dần rơi về phía Mặt trời và bốc cháy.

Những bí mật của vành nhật hoa và gió Mặt trời

Trước khi bốc cháy, trong vòng 7 năm, con tàu sẽ gửi về Trái đất những thông tin quý giá về các hiện tượng xảy ra trên bề mặt hành tinh chúng ta. “Việc phát hiện bí mật vành nhật hoa bằng tàu vũ trụ là một trong những thách thức lớn nhất đặt ra cho khoa học, kể từ khi chúng ta bắt đầu nghiên cứu vũ trụ” – ông Nicol Fox, một trong những nhà khoa học tham gia sứ mệnh này, cho biết – “Cuối cùng, chúng ta sẽ có thể trả lời câu hỏi liên quan đến cấu trúc vành nhật hoa và sự hình thành gió Mặt trời”.

Con tàu mang tên Parker Solar Probe nhằm vinh danh nhà vật lý thiên văn 91 tuổi, Giáo sư Eugene Parker. Vào năm 1958, ông đã phát triển mô hình toán học về hiện tượng thay đổi từ trường quanh Mặt trời.

Theo Tuấn Sơn
Nauka