NASA đang chuẩn bị phóng một tàu thăm dò lịch sử để "chạm vào mặt trời" - điều mà các nhà khoa học hy vọng sẽ phá vỡ những bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ về ngôi sao của chúng ta - vào đầu tháng 8.
Nhiệm vụ, được gọi là Tàu thăm dò mặt trời Parker, sẽ vòng quanh mặt trời 24 lần, bay trong bầu khí quyển triệu độ của ngôi sao, được gọi là corona.
Kế hoạch bay khủng khiếp của tàu vũ trụ không chỉ là một trò đùa táo bạo; đó là một điều cần thiết để trả lời các câu hỏi về mặt trời đã làm các nhà khoa học bối rối trong nhiều thập kỷ. Trong một số trường hợp, câu trả lời của họ sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống của chúng ta trên Trái đất. Nhưng các nhà khoa học cũng đang tận dụng khả năng tiếp cận thuận tiện với mặt trời để hiểu tất cả các ngôi sao bằng proxy.
"Chúng tôi cần phải đến corona vì chúng tôi đã làm rất nhiều khoa học bằng cách nhìn vào ngôi sao", nhà khoa học dự án Nicola Fox, nhà khoa học năng lượng mặt trời tại Đại học Johns Hopkins, cho biết vào ngày 20 tháng 7 trong một cuộc họp báo của NASA về nhiệm vụ sắp tới. "Chúng tôi đã xem xét nó theo mọi cách khác nhau mà bạn có thể tưởng tượng, từng bước sóng; chúng tôi đã đi xa hơn quỹ đạo của Sao Thủy. Nhưng chúng tôi cần phải vào khu vực hành động này và vào khu vực nơi tất cả những bí ẩn này thực sự xảy ra. " [Cái nhìn mới bên trong Khí quyển của Mặt trời mang lại manh mối về Gió mặt trời bí ẩn]
Giải quyết ba bí ẩn
Đầu tiên, sứ mệnh sẽ giúp các nhà khoa học hiểu chính corona - đặc biệt là cách nhiệt di chuyển qua bầu khí quyển của mặt trời. Ngay bây giờ, dòng nhiệt đó có vẻ phản trực giác: corona có thể đạt nhiệt độ nóng hơn khoảng 300 lần so với bề mặt của mặt trời, mặc dù cách xa các phản ứng cung cấp năng lượng cho ngôi sao.
"Đó là một môi trường rất lạ, xa lạ đối với chúng ta", Alex Young, một nhà khoa học năng lượng mặt trời tại NASA, cho biết trong cuộc họp báo. "Chúng tôi đã quen với ý tưởng rằng nếu tôi đứng cạnh đống lửa trại và tôi đi khỏi nó, nó sẽ lạnh hơn - nhưng đây không phải là điều xảy ra trên mặt trời."
Nhiệm vụ thứ hai của tàu thăm dò là nghiên cứu cái mà các nhà khoa học gọi là gió mặt trời - một lũ các hạt tích điện cao chảy ra từ mặt trời và đi qua toàn bộ hệ mặt trời, tạo thành bong bóng đánh dấu khu vực không gian của chúng ta.
Nhưng các nhà khoa học vẫn đang cố gắng để hiểu chính xác cách thức hoạt động của nó, và một lần nữa, có một điều rất kỳ lạ xảy ra - gió mặt trời bằng cách nào đó tăng tốc đến siêu âm. "Gió mặt trời đi từ sắp xếp của một làn gió ổn định để một dòng siêu thực tế từ corona sẽ triệu dặm một giờ", Young nói. Các nhà khoa học hy vọng rằng các phép đo của tàu thăm dò khi nó bay thẳng vào gió mặt trời và dọc theo dòng chảy của nó sẽ giúp họ giải quyết bí ẩn đó.
Cuối cùng, tàu thăm dò sẽ điều tra một hậu quả thậm chí còn kịch tính hơn khi sống gần ngôi sao của chúng ta, đôi khi đốt cháy các nút plasma trong không gian. "Mặt trời có thể nổ ra những đốm màu khổng lồ vật liệu - hàng tỷ tấn khí quyển mặt trời luồng với từ trường mặt trời đi du lịch xa mặt trời tại hàng triệu dặm một giờ", Young nói.
Những cơn giận dữ này gây ra một tập hợp các hiện tượng mà các nhà khoa học gọi là thời tiết vũ trụ, và nếu chúng đủ kịch tính, các vụ nổ có thể gây nguy hiểm cho các phi hành gia và vệ tinh trên đường đi của họ - và những người đặc biệt mạnh có thể đánh bật lưới điện ở Trái đất. Các nhà khoa học có một số kỹ thuật để dự đoán tương đương thời tiết không gian của lốc xoáy và bão, nhưng họ hy vọng nhiệm vụ sẽ làm cho những dự đoán đó chính xác hơn.
Và nếu bạn chỉ ở đây vì những bức ảnh đẹp, đừng lo lắng; NASA đã sắp xếp cho một số trong số đó là tốt. Đầu dò chứa một camera sẽ cho các nhà khoa học dự án thấy tầm nhìn của tàu vũ trụ bay qua corona. Điều đó có nghĩa là những bức ảnh không phải là bề mặt của mặt trời mà là của chính corona, với những hình ảnh gần giống với những bức ảnh được tạo ra trên Trái đất trong quá trình nhật thực toàn phần. [Xem Mặt trăng khó nắm bắt của Mặt trời xuất hiện trong Video Nhật thực mặt trời theo thời gian]
Trì hoãn công nghệ
Các nhà khoa học đã vật lộn với những câu hỏi này trong nhiều thập kỷ, nhưng không có tài nguyên để thực sự vươn tới các vì sao. Vì thế, họ cần chờ công nghệ biến Parker Solar thăm dò thành hiện thực.
Phần quan trọng nhất của công nghệ đó là tấm chắn nhiệt, mà hầu hết các dụng cụ của tàu vũ trụ đều dựa vào để bảo vệ khỏi sức nóng đáng kinh ngạc của mặt trời. Đó là một phiến vật liệu carbon được chế tạo cẩn thận, có hình dạng kỳ lạ, nhưng nó hoạt động được: Khi nhiệt độ ở mặt trước của tấm khiên chạm tới 2.500 độ F (1.370 độ C), lưng của nó chỉ là 600 độ F (315 độ C ) - và các nhạc cụ tự giữ ở mức cân bằng 85 độ F (30 C).
Các thiết bị của tàu vũ trụ sẽ được cung cấp năng lượng từ các tấm pin mặt trời, nhưng những tấm pin đó phải được điều chỉnh để quản lý đầu vào quá sức có sẵn gần mặt trời. "Pin mặt trời cần được giữ mát; chúng không muốn quá nóng và nếu có, chúng không hoạt động", Fox nói. Điều đó có nghĩa là thiết kế các tấm tự làm mát mà tàu vũ trụ có thể tự điều chỉnh, nhét hầu hết các tấm phía sau tấm chắn nhiệt khi cần thiết.
Một tiến bộ quan trọng thứ ba là đảm bảo tàu thăm dò có thể tự chăm sóc bản thân mà không cần nhiều ý kiến của con người. Đầu dò sẽ ở phía xa của mặt trời trong các phương pháp gần nhất, không có cách nào gọi về nhà nếu có sự cố xảy ra - và ngay cả khi có thể phát ra tín hiệu, nó sẽ phải đối mặt với độ trễ liên lạc khứ hồi 16 phút.
"Tôi thích nghĩ về cô ấy [Parker] như một tàu vũ trụ độc lập," Fox nói. "Cô ấy rất tự chủ, rất tự chủ. Cô ấy phải tự chăm sóc bản thân khi ở trong khu vực vành đai này; không có ai trong vòng lặp." Điều đó có nghĩa là tàu vũ trụ có thể tự động xác định khi nào cần thay đổi vị trí của nó trong không gian vì có bao nhiêu phần mặt trời riêng lẻ của tàu vũ trụ đang nhận. [Chạm mặt trời: Nhiệm vụ của NASA đổi tên thành 'Tàu thăm dò mặt trời Parker']
Nhìn về phía trước
Tàu thăm dò năng lượng mặt trời Parker đang ở Trung tâm vũ trụ Kennedy của NASA, được đóng gói và sẵn sàng để phóng, mặc dù các vấn đề nhỏ làm trì hoãn việc phóng trong một tuần, bao gồm cả việc bổ sung bộ cảm biến nhiệt độ dự phòng thứ hai sau khi lo ngại bộ ban đầu sẽ gặp trục trặc.
Bây giờ, tàu vũ trụ đã sẵn sàng để đi. "Chúng tôi đã thực hiện tất cả các công việc, tất cả các kiểm tra; cuối cùng cô ấy trông giống hệt như tôi mong đợi cô ấy nhìn từ tất cả các bài thuyết trình PowerPoint mà tôi đã thấy 10 năm trước", Fox nói. "Cô ấy được cài nút, trông xinh đẹp và hoàn toàn sẵn sàng để đi chuyến bay của mình."
Tàu vũ trụ hiện đang được lên kế hoạch cho một cửa sổ phóng mở vào ngày 6 tháng 8 lúc 4:08 sáng EDT (0808 GMT) và đóng cửa vào ngày 19 tháng 8. Nó sẽ rời Trái đất trên một tên lửa United Launch Alliance Delta IV với hai giai đoạn và một giai đoạn thứ ba của gia tốc sẽ được kích hoạt trong không gian.
Tất cả sức mạnh đó là cần thiết để đặt con đường của tàu vũ trụ về phía mặt trời. "Chúng ta cần phải đi thật nhanh vì phải mất đi ảnh hưởng của Trái đất", Fox nói. "Chúng tôi không muốn đi du lịch vòng quanh Trái đất; chúng tôi muốn có thể đi về phía mặt trời."
Khi tàu vũ trụ đã thoát khỏi sức hút của Trái đất, nó sẽ bay về phía Sao Kim, vòng quanh hành tinh khoảng sáu tuần sau khi phóng để làm chậm và trở về nhà trên mặt trời. Sau đó, nó lên mặt trời. Đầu dò sẽ tạo ra 24 quỹ đạo xung quanh mặt trời, xen kẽ với sáu điều chỉnh nữa sử dụng ảnh hưởng của sao Kim để làm cho đầu dò gần với ngôi sao hơn.
Các quỹ đạo có hình dạng như những cánh hoa, với đầu dò thu thập hầu hết dữ liệu của nó trong vòng 11 ngày trong khi nó ở trong một phần tư khoảng cách đến Trái đất, sau đó gửi thông tin đó về nhà trong phần xa của vòng lặp. Trong cách tiếp cận gần gũi nhất của nó, là thăm dò sẽ bay chỉ 3,83 triệu dặm (6 triệu km) trên bề mặt của mặt trời với tốc độ 430.000 mph (700.000 km / h), mà sẽ làm cho nó trở thành đối tượng nhân tạo nhanh nhất.
Cuối cùng, khoảng bảy năm sau khi phóng, tàu vũ trụ sẽ hết nhiên liệu mà nó sử dụng để điều chỉnh cơ thể và giữ cho các dụng cụ nhạy cảm tránh khỏi sức nóng của mặt trời. Và đó sẽ là khởi đầu cho sự kết thúc của Parker Solar thăm dò.
"Vào thời điểm đó, các bộ phận của cơ thể không được thiết kế để nhìn thấy môi trường mặt trời đầy đủ sẽ nhìn thấy nó, tàu vũ trụ sẽ bắt đầu vỡ ra thành nhiều mảnh lớn, và sau đó nó sẽ dần dần nhỏ lại," Fox nói. "Tôi lãng mạn thích nghĩ rằng cô ấy sẽ trở thành một phần của corona và quay quanh mặt trời mãi mãi."
