Người “kế nhiệm” của kính thiên văn Hubble
Kính viễn vọng trị giá 10 tỷ USD cất cánh nhờ tên lửa Ariane 5 từ cảng vũ trụ của châu Âu ở vùng Guiana thuộc Pháp vào 19 giờ 20 phút ngày 25/12 theo giờ Hà Nội. Khoảng nửa tiếng sau khi rời bệ phóng, kính viễn vọng James Webb của NASA tách thành công khỏi tên lửa Ariane 5 và mở tấm pin mặt trời, bắt đầu hành trình dài một tháng tới quỹ đạo quanh điểm Lagrange 2 giữa Trái đất và Mặt trời, cách hành tinh của chúng ta 1,6 triệu km.
Kính Webb đã trải qua nhiều năm trì hoãn vì đại dịch và thách thức kỹ thuật. Tuy nhiên, đài quan sát thiên văn mạnh và phức tạp nhất thế giới sẽ trả lời những câu hỏi về Hệ Mặt trời, nghiên cứu ngoại hành tinh theo phương pháp mới và quan sát vũ trụ sâu hơn.
Webb sẽ xem xét khí quyển của ngoại hành tinh có thể ở được và tiếp tục tìm kiếm dấu vết của sự sống bên ngoài Trái đất. Kính viễn vọng kế nhiệm kính Hubble trang bị gương rộng 6,5 mét, cho phép thu thập nhiều ánh sáng hơn từ các vật thể trong không gian. Gương càng thu được nhiều ánh sáng, hình ảnh kính viễn vọng quan sát càng chi tiết.
NASA cho biết họ không thích gọi Webb là người thay thế Hubble như cách mà nhiều người vẫn dùng. Họ thích gọi nó là “kế nhiệm”, vì với cùng những nhiệm vụ tương tự Hubble, nhưng nó sẽ đẩy mọi thứ đi xa hơn rất nhiều và ngay cả phương thức cũng khác so với Hubble.
Về mặt kỹ thuật, không tính tới kích thước của gương và độ phân giải của các camera - những thứ đương nhiên phải có chất lượng cao hơn do tốc độ phát triển công nghệ, có hai khác biệt rất quan trọng giữa Webb và Hubble.
Hubble là kính thiên văn quang học. Nó quan sát chính xác những gì chúng ta nhìn thấy, có nghĩa là dải sóng điện từ có bước sóng tương ứng với ánh sáng biểu kiến. Ngoài ra, dải bước sóng của nó có lấn một chút sang dải tử ngoại và dải hồng ngoại - nhưng không nhiều. Trong khi đó, James Webb sẽ cho chúng ta một cái nhìn trải dài từ một phần của dải biểu kiến cho tới một phần đáng kể của dải hồng ngoại, từ 0,6 tới 28 micromet.
Một cách chính xác thì nó là một kính thiên văn hồng ngoại. Bạn sẽ không thể “nhìn” được những hình ảnh mà nó nhìn thấy và chụp được. Những hình ảnh sau này bạn sẽ thấy với đầy màu sắc sẽ là những ảnh đã được xử lý qua những phần mềm trong đó người ta cho các bước sóng hồng ngoại được hiển thị dưới dạng màu sắc mà thôi.
Quan sát ở bước sóng hồng ngoại rất quan trọng. Do sự giãn nở của vũ trụ, ánh sáng biểu kiến và tử ngoại từ những thiên hà ở rất xa bị kéo giãn ra do hiệu ứng Doppler, khiến chúng trở thành bức xạ hồng ngoại. Và như vậy cần quan sát vũ trụ ở dải sóng này để có cái nhìn chân thực và đầy đủ về vũ trụ, nhất là những giai đoạn sớm của nó.
Mặt khác, ngay với việc quan sát các cụm sao và tinh vân trong chính thiên hà của chúng ta, thì bụi cũng chặn hầu hết ánh sáng biểu kiến tới từ khu vực ẩn sâu bên trong, trong khi bức xạ hồng ngoại (chính là cái chúng ta gọi là bức xạ nhiệt) vẫn có thể thoát ra ngoài. Và như vậy, Webb có thể quan sát được rất nhiều thứ mà Hubble cũng như bất cứ kính thiên văn quang học nào khác không bao giờ có cơ hội quan sát được.
Bí ẩn vũ trụ sẽ dần hé lộ
Hubble được đưa lên quỹ đạo bởi tàu con thoi Discovery. Nó chuyển động trên quỹ đạo quanh Trái đất, cách bề mặt hành tinh khoảng 570 km. Trong khi đó, Webb được đưa vào điểm L2 (một trong các điểm Lagrange). Điểm này cách Trái đất khoảng 1,5 triệu km, ở phía bên kia so với Mặt trời. Vì khoảng cách rất xa này, nó cần tới lực đẩy của tên lửa Ariane 5 do châu Âu chế tạo.
Tại điểm L2, James Webb tránh được một phần lớn bức xạ tới từ Mặt trời, giúp nó không bị nhiễu bởi bức xạ nhiệt từ Mặt trời và thậm chí chính Trái đất. Nhờ một tấm chắn sáng có kích thước tương đương một sân tennis, nó có thể tránh được bức xạ Mặt trời một cách triệt để và giữ được nhiệt độ ở mức -240 độ C. Chỉ có ở nhiệt độ cực thấp này, nó mới không tự phát ra bức xạ nhiệt (tức là tia hồng ngoại) và tự thu được chính nó.
Như vậy, có thể thấy rằng về nguyên lý và yêu cầu kỹ thuật, James Webb là chiếc kính phức tạp hơn Hubble rất nhiều, và đó cũng là lý do chính mà các nhà quản lý dự án phải hết sức thận trọng trước khi đưa nó vào bệ phóng.
Sau khi đã phóng thành công, James Webb sẽ tiếp tục hành trình dài của mình hướng tới điểm L2. Nếu không có bất cứ rủi ro nào (sau khi đã phóng thì rủi ro còn lại vẫn có nhưng thấp hơn rất nhiều so với giai đoạn phóng), nó sẽ sớm mang lại những dữ liệu đầu tiên.
Cái mà nhân loại trông đợi ở nó sẽ không phải những bức ảnh đẹp hay những góc nhìn thú vị, mà trên hết là những thông tin quý giá và những bí ẩn chưa từng ai biết tới sẽ dần được hé lộ trong tương lai. Năng lực của James Webb cho phép đài quan sát này trả lời những câu hỏi của chúng ta về Hệ Mặt trời và điều tra các tín hiệu mờ nhạt từ các thiên hà đầu tiên được hình thành cách đây 13,5 tỷ năm.
Kể từ năm 2004, hàng nghìn nhà khoa học, kỹ thuật viên và kỹ sư từ 14 quốc gia đã dành 40 triệu giờ để xây dựng kính thiên văn James Webb. Tổng chi phí cho việc phát triển và vận hành thiết bị này ước tính lên tới 10 tỉ USD.
Giờ đây, kính Webb đã sẵn sàng giúp chúng ta hiểu nguồn gốc của vũ trụ và bắt đầu trả lời những câu hỏi quan trọng về sự tồn tại của loài người, chẳng hạn như chúng ta đến từ đâu và liệu chúng ta có đơn độc trong vũ trụ hay không.
Kính thiên văn James Webb sẽ thay thế “mắt thần” Hubble đã hoạt động suốt ba thập kỷ từ ngày 24/3/1990. Hubble được trang bị đầy đủ các công cụ hoạt động bằng năng lượng Mặt trời, nhằm chụp lại tất cả những hình ảnh của vũ trụ với ánh sáng khả kiến, cực tím và ánh sáng bước sóng cận hồng ngoại.
