Được phóng vào năm 1977, bộ đôi tàu thăm dò vũ trụ Voyager là sứ mệnh hoạt động lâu nhất của NASA và là các tàu vũ trụ duy nhất đang khám phá không gian giữa các vì sao.
Được phóng vào năm 1977, tàu vũ trụ song sinh Voyager của NASA đã truyền cảm hứng cho thế giới với những chuyến thăm mở đường tới Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Bộ đôi tàu vẫn tiếp tục hành trình khám phá không gian vũ trụ sau 45 năm.
Cặp đôi tàu vũ trụ Voyager 45 năm tuổi vẫn đang hoạt động
Hiện nay cả hai tàu thăm dò Voyager đang đi vào cuộc khám phá không gian giữa các vì sao, khu vực bên ngoài nhật quyển của Mặt trời - khu vực mà chúng ta được an toàn. Các nhà nghiên cứu - một số thậm chí còn trẻ tuổi hơn cả cặp đôi tàu vũ trụ này - hiện đang sử dụng dữ liệu của Voyager để nghiên cứu những bí ẩn về hệ Mặt trời của chúng ta và hơn thế nữa, bí ẩn bên ngoài hệ Mặt trời.
Theo nhiều cách, các tàu thăm dò vũ trụ song sinh Voyager của NASA là đại diện cho nền công nghệ 'lạc hậu' của thời đại của chúng: Mỗi chiếc đều mang một đầu ghi-phát băng 8 rãnh để ghi dữ liệu; chúng truyền dữ liệu chậm hơn khoảng 38.000 lần so với kết nối internet 5G; và chúng có bộ nhớ ít hơn bộ nhớ của điện thoại di động hiện đại khoảng 3 triệu lần.
Mặc dù vậy, cặp tàu Voyagers vẫn đang phát huy hiệu quả trong việc khám phá không gian. Được quản lý và vận hành bởi Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL) ở Nam California, chúng là những tàu thăm dò duy nhất từng khám phá không gian giữa các vì sao - không gian của Dải Ngân Hà, nơi mà Mặt trời của chúng ta và các hành tinh của nó đang chuyển động không ngừng nghỉ.
-
- Hình ảnh mô tả tàu vũ trụ Voyager của NASA. Ở góc bên phải, có thể nhìn thấy thiết bị Khoa học Tia vũ trụ, Máy dò hạt tích điện năng lượng thấp, Máy đo phổ hồng ngoại và Máy đo bức xạ, Máy quang phổ tử ngoại, Máy đo quang phổ và Máy ảnh góc rộng và góc hẹp. Hình vuông màu xám sáng là tấm hiệu chuẩn quang học cho các thiết bị. Bản ghi mạ vàng, ghi lại hình ảnh và âm thanh từ Trái đất. Máy phát nhiệt điện bằng đồng vị vô tuyến, nguồn điện của Voyager, có thể nhìn thấy ở phía dưới bên trái. Hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Sứ mệnh khám phá ngoài Nhật quyển
Mặt trời và các hành tinh cư trú trong nhật quyển (heliosphere), một bong bóng bảo vệ được tạo ra bởi từ trường của Mặt trời và luồng gió Mặt trời hướng ra ngoài (các hạt mang điện từ Mặt trời). Các nhà khoa học - một số trong số họ còn trẻ tuổi hơn hai tàu vũ trụ đang ở nơi rất xa này - đang kết hợp các quan sát của Voyagers với dữ liệu từ các sứ mệnh mới hơn để có được bức tranh hoàn chỉnh hơn về Mặt trời của chúng ta và cách nhật quyển tương tác với không gian giữa các vì sao.
“Đội bay sứ mệnh Nhật sinh (heliophysics) cung cấp những hiểu biết vô giá về Mặt trời của chúng ta, từ việc hiểu về vành nhật hoa hoặc phần ngoài cùng của khí quyển Mặt trời, đến việc kiểm tra các tác động của Mặt trời trong toàn bộ hệ mặt trời, bao gồm cả trên Trái đất, trong bầu khí quyển của chúng ta và vào không gian giữa các vì sao”, Nicola Fox, Giám đốc Bộ phận Sứ mệnh Nhật sinh tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết.
Ông nói thêm: “Trong 45 năm qua, sứ mệnh của cặp song sinh Voyager đã không thể thiếu trong việc cung cấp kiến thức này và đã giúp thay đổi hiểu biết của chúng ta về Mặt trời và ảnh hưởng của nó theo những cách mà không tàu vũ trụ nào khác có thể làm được”.
Các tàu Voyagers cũng là những đại sứ cho nhân loại, mỗi tàu đều mang một máy ghi mạ vàng để ghi lại những hình ảnh về sự sống trên Trái đất, sơ đồ các nguyên tắc khoa học cơ bản, và các loại âm thanh từ Trái đất như: âm thanh từ thiên nhiên, lời chào bằng nhiều ngôn ngữ và âm nhạc.
Các bản ghi đóng vai trò như một “thông điệp trong chai” về Trái đất cho bất kỳ ai trong vũ trụ khi tiếp cận được với bộ đôi tàu vũ trụ này. Với tốc độ vàng phân hủy trong không gian và sự ăn mòn bởi bức xạ vũ trụ, các bản ghi có thể kéo dài hơn một tỷ năm.
Vượt qua cả mong đợi
Tàu vũ trụ Voyager 2 được phóng vào ngày 20 tháng 8 năm 1977, nhanh chóng tiếp nối được với tàu vũ trụ Voyager 1 vào ngày 5 tháng 9. Cả hai tàu thăm dò đều du hành đến Sao Mộc và Sao Thổ, trong đó Voyager 1 di chuyển nhanh hơn và đến được những nơi đó trước.
Cùng với nhau, các tàu thăm dò đã tiết lộ nhiều điều về hai hành tinh lớn nhất của hệ mặt trời và các mặt trăng của chúng. Voyager 2 cũng trở thành tàu vũ trụ đầu tiên và duy nhất bay gần sao Thiên Vương (năm 1986) và Neptune (năm 1989), cung cấp cho nhân loại những hiểu biết sâu sắc về những thế giới xa xôi này.
Trong khi Voyager 2 đang tiến hành nghiên cứu các hành tinh của hệ Mặt trời (flybys), Voyager 1 đi về phía ranh giới của Nhật quyển. Khi rời khỏi ranh giới Nhật quyển vào năm 2012, tàu Voyager 1 đã phát hiện rằng nhật quyển chặn 70% tia vũ trụ, hoặc các hạt năng lượng được tạo ra bởi các ngôi sao phát nổ.
-
- Hình ảnh minh họa sự xâm nhập của tàu Voyager 1 vào không gian giữa các vì sao vào năm 2012. Có biểu thị các khoảng cách của hệ mặt trời với thanh tỷ lệ theo đơn vị thiên văn là 1 AU (khoảng cách trung bình giữa Mặt trời và Trái đất). Hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Voyager 2, sau khi hoàn thành khám phá các hành tinh thuộc hệ Mặt trời, tiếp tục tiến đến ranh giới nhật quyển, ra khỏi nó vào năm 2018. Dữ liệu kết hợp của cặp tàu vũ trụ song sinh từ khu vực này đã thách thức các giả thuyết trước đây về hình dạng chính xác của nhật quyển.
-
- Hình ảnh cho thấy một số thống kê chính của sứ mệnh từ năm 2018, khi tàu thăm dò Voyager 2 của NASA ra khỏi nhật quyển. Hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Linda Spilker, phó giám đốc dự án Voyager tại JPL, cho biết: “Ngày nay, khi cả hai tàu Voyagers đang khám phá không gian giữa các vì sao, chúng đang cung cấp cho nhân loại những quan sát về khu vực không gian chưa hề được thăm dò. Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể trực tiếp nghiên cứu cách một ngôi sao, Mặt trời của chúng ta, tương tác với các hạt và từ trường bên ngoài nhật quyển của chúng ta, giúp các nhà khoa học hiểu được vùng không gian lân cận giữa các ngôi sao, giải quyết một số giả thuyết về khu vực này, và cung cấp thông tin quan trọng cho các nhiệm vụ trong tương lai”.
Hành trình dài của các nhà khoa học dự án Voyager
Trong những năm qua, nhóm các nhà khoa học thực hiện dự án tàu Voyagers đã quen với việc vượt qua những thách thức và vận hành những con tàu vũ trụ ‘già nua’ như vậy. Đôi khi họ phải nhờ đến các đồng nghiệp đã nghỉ hưu, những người có chuyên môn của nền khoa học vũ trụ vào thời đại cặp tàu được thiết kế, hoặc tự tìm hiểu các tài liệu được viết từ nhiều thập kỷ trước.
Mỗi tàu Voyager được cung cấp năng lượng bởi một máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ có chứa plutonium, phát ra nhiệt lượng được chuyển đổi thành điện năng. Khi plutonium phân hủy, sản lượng nhiệt giảm và tàu Voyagers ở trạng thái mất điện.
Để cho tàu tiếp tục hoạt động, nhóm điều khiển tàu đã tắt tất cả các hệ thống không cần thiết và một số hệ thống từng được coi là thiết yếu, bao gồm cả hệ thống sưởi bảo vệ các thiết bị để có thể hoạt động trong nhiệt độ lạnh giá của không gian. Tất cả năm thiết bị đã tắt hệ thống sưởi kể từ năm 2019 nhưng vẫn đang tiếp tục hoạt động, mặc dù nhiệt độ của các thiết bị đó đang thấp hơn nhiều so với nhiệt độ thấp nhất mà chúng từng được thử nghiệm.
Gần đây, tàu Voyager 1 bắt đầu gặp sự cố khiến thông tin trạng thái về một trong các hệ thống tích hợp của nó không được rõ ràng. Mặc dù vậy, hệ thống và tàu vũ trụ vẫn tiếp tục hoạt động bình thường, cho thấy vấn đề nằm ở việc xử lý dữ liệu trạng thái chứ không phải bản thân hệ thống. Tàu thăm dò vẫn đang tiếp tục gửi về Trái đất các quan sát khoa học trong khi nhóm kỹ sư cố gắng khắc phục sự cố hoặc tìm cách khắc phục sự cố.
-
- Hình ảnh mô tả một số thành tựu chính (những hình ảnh gửi về Trái đất) của sứ mệnh cặp tàu Voyager từ năm 1977 đến 2012. Hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Suzanne Dodd, quản lý dự án của Voyager tại JPL cho biết: “Các tàu vũ trụ Voyager vẫn tiếp tục có những khám phá đáng kinh ngạc, truyền cảm hứng cho một thế hệ các nhà khoa học và kỹ sư mới. Chúng tôi không biết sứ mệnh sẽ tiếp tục trong bao lâu, nhưng chúng tôi có thể chắc chắn rằng cặp đôi tàu vũ trụ này sẽ mang đến nhiều điều bất ngờ về mặt khoa học hơn nữa khi chúng di chuyển ngày càng ra xa Trái đất hơn”.
