Chuyến bay của tàu thám hiểm Ro­set­ta (nặng khoảng 3000kg) của Cơ quan nghiên cứu vũ trụ châu Âu (ESA) đã thành công! Con tàu nhỏ thám hiểm Phi­lae, nặng khoảng 100kg, đã tách ra khỏi tàu mẹ Rosetta vào sáng thứ tư 12-11-2014 và sau 7 giờ tự bay đã hạ cánh trên bề mặt sao chổi mang tên 67P Churyumov-Gerasimenko, tín hiệu khẳng định đã về tới Trái đất vào lúc 17h03 (giờ Ba lan) ngày hôm đó. Đây là tầu thám hiểm đầu tiên thực hiện cuộc hạ cánh trên bề mặt một sao chổi và là một bước quan trọng trong quá trình tìm hiểu sự hình thành của hệ Mặt trời.

Sao chổi 67P Churymov-Gerasimenko là do nhà thiên văn học Krim Churymov làm việc ở Kiep phát hiện ra theo ảnh chụp của Svetlana Gerasimenko, chụp hôm 11-09-1969 tại đài thiên văn ở Alma Atar (thuộc Ka-zac-tăng, Liên xô cũ). Nhân sao chổi này có hình dạng không đều, gồm hai khối gắn với nhau, khối nhỏ có kích thước 2,5 km × 2,5 km × 2,0 km, còn khối lớn 4,1 km × 3,2 km × 1,3 km, thể tích tổng cộng khoảng 25 km³. Khối lượng nhân khoảng 10 tỷ tấn. Nó bay quanh mặt trời theo quỹ đạo hình ellip, một vòng hết 6 năm và 160 ngày. Điểm gần mặt trời nhất (peryhelium) là 1,2 đơn vị thiên văn, điểm xa nhất (aphelium) là 5,7 đơn vị thiên văn (1 đơn vị thiên văn khoảng 150 triệu km). Khi ở gần mặt trời nhất sao chổi bị mất khối lượng (do nhân sao chổi có nước đóng băng bị bay hơi) với tốc độ 130 kg/s. Ngày 13-09-2015 sắp tới, sao chổi này sẽ lại tiến gần mặt trời nhất.

Con tàu mẹ Rosetta chở tàu con Phi­lae đã trải qua một hành trình kéo dài mười năm với nhiều giai đoạn phức tạp để có thể thực hiện được công đoạn này: con tầu nhỏ hạ cánh trên mặt sao chổi, còn tàu chính bay vòng quanh sao chổi để nhận thông tin và truyền về quả đất các dữ liệu thu được.

Ảnh bề mặt sao chổi 67P Churymov-Gerasimenko

Tàu Rosetta được phóng lên hôm 2-3-2004 từ sân bay vũ trụ Kourou ở Guyane, là một tỉnh hải ngoại (tiếng Pháp: département d'outre-mer, hay DOM) của Pháp, nằm ở bờ bắc của Nam Mỹ. Để bay lên sao chổi nó phải nhiều lần lợi dụng sức hút của các hành tinh trong hệ mặt trời để tăng tốc độ (trong các năm từ 2005-2009, tàu ba lần lại gần mặt đất và một lần lại gần sao Hỏa. Vì vậy quỹ đạo của nó so với mặt trời có hình xoắn ốc).

Do hình xoắn ốc này tiến gần tới quỹ đạo của sao Mộc (hành tinh lớn nhất trong Hệ mặt trời) nên trong một giai đoạn dài con tàu nằm trong vùng có cường độ ánh sáng mặt trời rất yếu so với trên mặt đất, vì vậy vào tháng 7 năm 2011, người ta cho các thiết bị trên tàu chuyển vào trạng thái „ngủ” để tiết kiệm điện, và vào tháng 1 năm nay chúng được kích hoạt để hoạt động trở lại, khi các bộ pin đã được nạp đầy nhất.

Ngày 10-09-2014, sau một loạt các di chuyển lại gần nhân sao chổi, con tàu Rosetta đã bay vào quỹ đạo để quay quanh sao chổi, điều mà cho đến nay chưa bao giờ làm được. Bán kính của quỹ đạo quay quanh sao chổi là 30km.

Tàu thám hiểm Philae có ba chân đã phải tách khỏi tàu mẹ Rosetta ở một thời điểm chính xác và một vận tốc chính xác, vì sau đó sẽ không có khả năng hiệu chỉnh nữa, do thời gian để tín hiệu điều khiển từ trung tâm đến tàu sẽ không kịp vì sao chổi 67P/Churymov-Gerasimenko ở thời điểm này nằm cách Quả đất khoảng 500 triệu km và tín hiệu sóng vô tuyến phải mất khoảng hơn 20 phút để đến nơi.

Cuộc hạ cánh sau mười năm rời mặt đất rất mạo hiểm vì bề mặt của sao chổi chưa được biết đầy đủ cho đến lúc tàu thám hiểm hạ cánh trên đó. Các nhà khoa học phụ trách cho biết các động cơ phản lực giúp tàu bám chặt vào mặt sao chổi đã không hoạt động như mong muốn.

Khi Philae chạm mặt sao chổi, nó sẽ tiến hành một số thí nghiệm và đo đạc tự động. Các số liệu Philae gửi về cho ta biết điều gì đã xảy ra với nó. Chúng ta đã biết là sau cú chạm mặt ban đầu, tàu Philae đã nảy lên tách khỏi bề mặt sao chổi, cú va này khá mạnh vì nó bị nảy lên tới độ cao 1km với tốc độ khoảng 38cm/s, chuyến bay này kéo dài khoảng 110 phút. Cú nẩy lên thứ hai nhẹ hơn, với tốc độ 3cm/s, và kéo dài 7 phút (do sao chổi có kích thước bé nên lực hấp dẫn rất nhỏ). Hiện ESA vẫn đang xác định vị trí chính xác của Philae. Nếu Philae vẫn ở địa điểm hạ cánh đã dự kiến thì nó nằm trong vùng có ánh sáng từ mặt trời khoảng 7 giờ trong vòng một „ngày” của sao chổi (ngày ở đấy dài 12,5 giờ). Nhưng bây giờ, thông tin cho biết Philae chỉ được chiếu sáng có khoảng 1,5 giờ trong một „ngày”. Vì vậy vấn đề năng lượng đang gặp khó khăn. Các kỹ sư đang tìm cách xoay lại các tấm pin mặt trời để có thêm ánh sáng, hay đợi thêm vài tháng nữa, khi sao chổi xoay hướng và Philae có thêm năng lượng.

Bà Valentina Lommatsch, kỹ sư của Philae nói hiện tình hình về ắc quy không tốt. Chúng phải hoạt động ở nhiệt độ khoảng 0⁰ C, nên rất khó có khả năng kích hoạt lại sau một thời gian nữa. Ông Stefan Ulamec, người chỉ huy nhóm chương trình cho Philae có nêu, còn khả năng dùng các bánh xe phản lực để làm cho Philae nhảy lên lại một lần nữa.

Hiện người ta liên lạc với tàu Philae hai lần một ngày. Cuộc truyền tin buổi sáng kết thúc lúc 13h, còn cuộc thứ hai bắt đầu lúc gần 22h. Tín hiệu sẽ đến muộn chừng 1 giờ.

Đêm 13 sang ngày 14, người ta đã kích hoạt các dụng cụ của hệ thống MUPUS và ASPX. Cả hai đã gửi các tín hiệu đầu tiên. MUPUS đã cắm vào bề mặt sao chổi. Máy phân tích quang phổ APXS giúp phân tích thành phần hóa học của mẫu thử. Người ta đang chuẩn bị kích hoạt dụng cụ SD2 để lấy mẫu thử ở độ sâu 30 cm. Các mẫu sẽ được phân tích thành phần hóa học và quan sát bằng kính hiển vi. Hiện đã khoan được đến độ sâu 25 cm, ông Philippe Gaudon ở ESA cho biết, và cũng nói không biết ắc quy còn đủ dùng bao lâu nữa. Trên mặt nhân sao chổi có nhiều bụi hơn dự kiến, nên chúng hạn chế lượng ánh sáng cấp cho các bộ pin mặt trời, nên Philae chỉ có dự trữ năng lượng làm việc khoảng hai ngày rưỡi nữa, kể từ ngày 14-11-2014.

Các nhà nghiên cứu đang xem xét các số liệu đã nhận được. Ông Andrea Accomazzo, người phụ trách chương trình Rosetta cho biết liên lạc thông tin với Philae rất ổn định, và con tàu Roseta đang chuyển quỹ đạo để tìm kiếm Philae. Sau khi tàu con tách ra, tàu mẹ phải bay lên cao hơn và nằm trên quỹ đạo để có thể tiếp nhận tín hiệu từ tàu con và truyền về Trái đất.

Nhóm phụ trách các thiết bị mang tên OSIRIS trên tàu Roseta đang chờ các ảnh chụp tiếp gửi về. Họ đang xem các ảnh chụp ngày 14-11, và đang thảo luận nên tìm theo hướng nào. Ông Holger Sierks làm việc ở Viện Max Planck, tham gia nhóm theo dõi các thiết bị OSIRIS trên Rosseta, cho rằng nên tìm theo hướng Tây.

Các chuyên gia của ESA đã có nhiều tư liệu quý cho phép chuẩn bị tốt hơn cho các cuộc hạ cánh trong tương lai. Nhà khoa học Matt Taylor, người chịu trách nhiệm chính về khoa học cho chương trình Rosetta, trong hội nghị chiều 14-11-2014 đã khóc và xin lỗi về các vấn đề ông có thể đã sai phạm khi chuẩn bị cho chuyến bay lần này.

Ba lan đã có tham gia đóng góp cho chuyến bay này của con tàu Rosseta. Các nhà khoa học của Trung tâm Nghiên cứu Vũ trụ, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Ba lan, đã thiết kế thiết bị MUPUS để cắm vào nhân sao chổi và đo nhiệt độ của nó . MUPUS (viết tắt chữ MUlti PUrpose Sensors for surface and sub-surface science) – là một chương trình quốc tế do giáo sư Tilman Spohn, Viện nghiên cứu các hành tinh của Đại học Munster (http://ifp.uni-muenster.de/pp/MUPUS/) phụ trách. Ba lan tham gia vào các vấn đề khoa học và công nghệ của dự án này: chế tạo và chịu trách nhiệm về kỹ thuật cho thiết bị khoan tìm cách đo nhiệt độ bề mặt của sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko. Thiết bị là một rô bốt nhỏ đa chức năng. Một số giải pháp về kỹ thuật áp dụng ở đây là hoàn toàn mới. Nó phải làm việc trong chân không, khi dải nhiệt độ cùng tốc độ biến đổi nhiệt độ khi làm việc hết sức rộng và điều kiện rất khó khăn, chịu quá tải lớn, và lại phải có độ bền hàng chục năm trong chuyến bay kéo dài trong vũ trụ. Nó lại chỉ dùng có 1500g vật liệu và chỉ tiêu thụ công suất có 2W (bằng công suất của một chiếc đèn pin loại tốt) mà phải thực hiện một loạt các chuyển động, trong đó có việc cắm đầu đo vào bề mặt sao chổi. Các nhà khoa học hy vọng các thông tin lấy được từ bề mặt sao chổi sẽ mở rộng kiến thức về sự hình thành của các hành tinh và sự sống, vì băng giá và đá cấu tạo nên sao chổi sẽ chứa các thông tin từ thời xa xưa.

Đạo diễn người Ba lan Tomasz Bagiński đã thực hiện một phim tài liệu phổ biến về chuyến bay của con tàu Rosetta theo đơn đặt hàng của ESA.

Tặng L.

Nguyễn Hữu Viêm thu thập từ Internet