“Mắt thần” NASA vừa phóng lên không gian giúp giải đáp bí ẩn gì của vũ trụ?

Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman được phóng ngày 30/8 bằng tên lửa Falcon Heavy của SpaceX, mở ra kỳ vọng phát hiện hàng chục nghìn, thậm chí khoảng 100.000 ngoại hành tinh và cung cấp dữ liệu quan trọng để nghiên cứu năng lượng tối, vật chất tối cùng nhiều câu hỏi lớn của thiên văn học.

Tuy nhiên, Roman chưa thể bắt đầu các chương trình khoa học ngay sau khi phóng. Trong khoảng 3 tháng đầu tiên, nhóm vận hành sẽ triển khai, kích hoạt, kiểm tra và hiệu chỉnh các hệ thống trước khi kính viễn vọng bắt đầu hoạt động khoa học.

NASA dự kiến công bố những hình ảnh đầu tiên của Roman vào đầu năm 2027.

Roman hướng tới điểm L2 để tối ưu điều kiện quan sát

Việc đầu tiên là đưa Roman tới quỹ đạo hoạt động. Kính viễn vọng dài hơn 12,7m khi triển khai sẽ không hoạt động trên quỹ đạo quanh Trái Đất mà bay tới quỹ đạo quanh điểm Lagrange 2 (L2) của hệ Mặt Trời - Trái Đất, cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km theo hướng ngược Mặt Trời.

Đây cũng là khu vực quanh L2 nơi Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA và tàu Euclid của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) hoạt động.

Tại L2, chuyển động của tàu quanh Mặt Trời có thể được duy trì với lượng hiệu chỉnh quỹ đạo tương đối nhỏ. Hình dạng giống một chiếc thùng của Roman giúp hạn chế ánh sáng không mong muốn từ Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng, trong khi vị trí xa Trái Đất giúp duy trì môi trường nhiệt phù hợp cho các thiết bị hồng ngoại.

NASA cho biết độ ổn định nhiệt tại L2 sẽ cải thiện khoảng 10 lần so với Hubble trong nhiều phép đo mà Roman thực hiện.

Hành trình tới khu vực L2 và quá trình vận hành thử dự kiến kéo dài khoảng 3 tháng. Trong thời gian này, nhóm vận hành sẽ lần lượt triển khai, kích hoạt, kiểm tra và hiệu chỉnh các hệ thống trước khi Roman bắt đầu hoạt động khoa học.

Hai thiết bị chủ lực của kính viễn vọng Roman

Hai thiết bị khoa học của Roman gồm Thiết bị Trường rộng (Wide Field Instrument - WFI) và Thiết bị Coronagraph (Coronagraph Instrument - CGI).

WFI là camera hồng ngoại 300 megapixel, có trường nhìn lớn hơn Hubble ít nhất 100 lần nhưng vẫn cung cấp hình ảnh với độ sắc nét tương đương. Thiết bị này sẽ cho phép các nhà khoa học quan sát sâu vào lịch sử vũ trụ và khảo sát một vùng trời rất rộng trong thời gian tương đối ngắn.

Việc quan sát những giai đoạn xa xưa của vũ trụ sẽ giúp các nhà khoa học nghiên cứu quá trình vũ trụ giãn nở, sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà, cũng như những câu hỏi liên quan đến năng lượng tối và vật chất tối.

Roman dự kiến truyền khoảng 1,4TB dữ liệu khoa học về Trái Đất mỗi ngày, mức cao nhất trong số các sứ mệnh vật lý thiên văn của NASA hiện nay. Kho dữ liệu này sẽ được sử dụng cho nhiều chương trình nghiên cứu, từ sự tiến hóa của thiên hà đến các ngôi sao, lỗ đen và ngoại hành tinh.

CGI là thiết bị trình diễn công nghệ coronagraph, có nhiệm vụ che bớt ánh sáng từ các ngôi sao để thử nghiệm khả năng chụp trực tiếp những ngoại hành tinh rất mờ nằm gần chúng.

NASA cho biết thiết bị được thiết kế để có thể quan sát những hành tinh có độ sáng thấp hơn ngôi sao chủ tới gần một tỷ lần. Đây là một bước thử nghiệm quan trọng cho các công nghệ quan sát ngoại hành tinh trong tương lai.

Coronagraph hoạt động bằng cách chặn bớt ánh sáng từ một ngôi sao sáng, giúp các vật thể mờ hơn nằm gần đó trở nên dễ quan sát hơn. Với Roman, công nghệ này sẽ được thử nghiệm để trực tiếp ghi hình một số ngoại hành tinh, đặc biệt là những hành tinh có kích thước tương tự sao Mộc.

Thời gian hoạt động khoa học chính của Roman là 5 năm, với mục tiêu có thể kéo dài lên 10 năm nếu điều kiện cho phép.

Falcon Heavy đưa Roman lên không gian như thế nào?

Roman được phóng lúc 7h26 ngày 30/8 theo giờ miền Đông nước Mỹ (18h26 cùng ngày, giờ Việt Nam) bằng tên lửa Falcon Heavy của SpaceX từ Tổ hợp Phóng 39A (LC-39A), thuộc Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Florida.

Trong quá trình phóng, Falcon Heavy rời bệ LC-39A nhờ 27 động cơ Merlin trên ba lõi đẩy của tầng thứ nhất. Sau khoảng 2 phút, hai booster bên ngừng hoạt động và tách khỏi lõi trung tâm trước khi thực hiện quá trình quay trở lại Florida.

Tầng lõi tiếp tục đưa tầng thứ hai cùng Roman lên quỹ đạo. Khoảng 4 phút sau khi cất cánh, tầng lõi ngừng hoạt động và tách khỏi tầng thứ hai. Tầng thứ hai sau đó tiếp tục thực hiện các lần đốt động cơ để đưa Roman vào quỹ đạo chuyển tiếp tới L2.

Hai booster bên đã hạ cánh tại Landing Zone 2 và khu vực Landing Zone 40 của SpaceX ở Florida.

Việc đưa Roman lên không gian đánh dấu kết quả của nhiều năm phát triển. NASA ước tính tổng chi phí vòng đời của dự án khoảng 4,3 tỷ USD.

Dự án cũng tận dụng một số thành phần quang học do Cơ quan Trinh sát Quốc gia Mỹ (NRO) cung cấp. Những thành phần này sau đó được điều chỉnh và tích hợp lại để đáp ứng yêu cầu quan sát hồng ngoại của Roman.

Với trường nhìn rộng, khả năng quan sát hồng ngoại và tốc độ khảo sát cao, Roman được kỳ vọng lập bản đồ hàng tỷ thiên hà, tìm kiếm hàng chục nghìn đến khoảng 100.000 ngoại hành tinh và cung cấp khối lượng dữ liệu chưa từng có cho nghiên cứu vật chất tối, năng lượng tối, sự tiến hóa của thiên hà và các hệ hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.