Ngày 4 tháng 7 là Ngày Độc lập ở Hoa Kỳ và người Mỹ thường tận hưởng kỳ nghỉ của họ với một vài quả pháo hoa. Vào ngày 4 tháng 7, một tàu vũ trụ có kích thước bằng máy giặt sẽ đập vào Comet Tempel 1, chạm khắc một miệng núi lửa và đẩy hàng tấn băng và đá vào không gian. Tàu vũ trụ bay sẽ theo dõi vụ va chạm từ khoảng cách an toàn, và gửi cho chúng tôi những bức ảnh ngoạn mục nhất từng được chụp về sao chổi - và vết bầm tươi của nó. Tiến sĩ Lucy McFadden thuộc nhóm khoa học về Deep Impact và nói chuyện với tôi từ Đại học Maryland.
Nghe cuộc phỏng vấn: Hãy sẵn sàng cho tác động sâu sắc (6.1 MB)
Hoặc đăng ký Podcast: iverseetoday.com/audio.xml
Fraser: Bạn có thể cho tôi xem trước cho những gì chúng ta sẽ thấy vào ngày 4 tháng 7 không?
Tiến sĩ Lucy McFadden: Tôi ước tôi biết chính xác những gì sẽ xảy ra vào ngày 4 tháng 7, nhưng đây là một thử nghiệm. Tôi có thể nói với bạn những gì chúng ta nghĩ chúng ta có thể thấy, nhưng rất có thể nó có thể khác biệt đáng kể.
Vì vậy, chúng ta có một tàu vũ trụ trên đường tới Comet Tempel 1, đó là một sao chổi thời gian ngắn quay quanh quỹ đạo - đi vào hệ mặt trời bên trong - cứ khoảng 5,5 năm một lần. Nó có kích thước bằng Washington DC. Nó có thể phù hợp với khu vực của Washington DC, nhưng nó có một chút kéo dài. Nó có khoảng 14 km x 4 km x 4 km và khi tàu vũ trụ của chúng ta đang tiến về phía đó, chúng tôi đã lên kế hoạch thực sự tách tàu vũ trụ thành hai phần. Hãy để tôi đặt sân khấu ở đây, sao chổi này đang ở trên quỹ đạo quanh Mặt trời. Nó đang đến điểm gần nhất của Mặt trời, được gọi là sự tấn công của nó, và do đó sẽ di chuyển với tốc độ nhanh nhất thông qua hệ mặt trời vào đầu tháng 7. Tàu vũ trụ của chúng ta cũng đang ở trên quỹ đạo quanh Mặt trời và nó hướng tới mục tiêu đánh chặn quỹ đạo của sao chổi. 24 giờ trước khi chúng tôi lên kế hoạch tác động đến sao chổi này, chúng tôi sẽ phân tách hai tàu vũ trụ, vật va chạm và máy bay. Thiết bị va chạm sẽ tiếp tục quá trình va chạm với sao chổi, và tàu bay - hoặc tàu mẹ - sẽ chậm lại một chút và thay đổi hướng của nó một chút để nó có thể quan sát khi vật va chạm chạm vào sao chổi. Khi nó va vào sao chổi, khi chúng ta có sự va chạm vũ trụ này trong không gian, điều mà Lừa sẽ xảy ra là năng lượng của tác động sẽ truyền vào chính sao chổi, dưới dạng sóng xung kích. Sóng xung kích này sẽ lao vào sao chổi; Làm thế nào sâu, chúng tôi không biết. Nhưng đến một lúc nào đó, lực của vật chất trong chính sao chổi sẽ đẩy lùi sóng xung kích năng lượng tiến và đẩy vật chất ra khỏi sao chổi. Chúng tôi sẽ tạo ra một miệng hố với vật liệu bị đẩy ra khỏi lỗ mà chúng tôi tạo ra.
Bây giờ, bạn có thể hỏi, tại sao chúng ta làm điều này? Chúng tôi làm điều này để xem xét - để tận dụng cơ hội của sao chổi này ở rất gần chúng ta - để xem xét bên trong của sao chổi; để xem bên trong được làm bằng gì, và xem cấu trúc nào ở đó.
Để giải thích thêm, tôi nghĩ rằng tôi cần cung cấp cho bạn một số quan điểm về sao chổi là gì và chúng là gì trong hệ mặt trời. Tôi muốn nói rằng họ là phần cổ nhất và lạnh nhất của hệ mặt trời. Chúng hình thành ở rìa của hệ mặt trời, cách xa Trái đất hàng trăm nghìn lần so với Mặt trời. Vì vậy, mọi thứ mà sao chổi hình thành đều lạnh. Chúng cũng hình thành 4,5 tỷ năm trước, khi hệ mặt trời đang hình thành. Họ chưa bao giờ được hợp nhất vào một hành tinh. Vì vậy, họ cũng vừa già vừa lạnh. Chúng tôi đã tận dụng lợi thế của các sao chổi đến gần Trái đất hơn để sử dụng nó như một phòng thí nghiệm và như một đầu dò đến các rìa xa của hệ mặt trời trong cả không gian và thời gian.
Fraser: Bây giờ, Deep Impact chỉ mới ra mắt vài tháng trước, vậy chúng ta có thực sự may mắn khi Tempel 1 ở sai vị trí vào đúng thời điểm không?
Tiến sĩ McFadden: Vâng, theo quan điểm của tôi, nó đã ở đúng nơi vào đúng thời điểm.
Fraser: Tôi đã nhìn nhiều hơn từ góc nhìn của sao chổi.
Tiến sĩ McFadden: Hãy để tôi nói hai điều ở đây. Trước hết, sao chổi isn sẽ bị tổn hại. Hãy để có được một số quan điểm ở đây về khối lượng của tàu vũ trụ so với khối lượng của sao chổi. Hoặc năng lượng của tàu vũ trụ so với năng lượng của sao chổi đang chuyển động. Nó tương đương với một con muỗi, hoặc một con muỗi nhỏ bị máy bay 767 đâm vào. Vì vậy, chúng tôi sẽ không tấn công sao chổi. Nhưng, không cần phải nói, tôi sẽ cho phép bạn xem viễn cảnh của sao chổi nếu bạn muốn. Nhưng vâng, nó đã ở đúng nơi, hoặc sai địa điểm, vào lúc này. NASA cho biết, khi đưa ra thông báo về cơ hội cho các sứ mệnh thám hiểm không gian, họ nói rằng thông báo này bao gồm tiền có sẵn trong một khung thời gian nhất định và khung thời gian là từ năm 2000 đến 2006. Và vì vậy, chúng tôi đã tìm kiếm sao chổi có sẵn Trong thời gian NASA sẽ cho chúng tôi tiền, và sau đó khi chúng tôi tìm thấy Comet Tempel 1 gần với perihelion, khi nó di chuyển nhanh nhất, điều đó cũng làm chúng tôi hài lòng vì sao chổi di chuyển càng nhanh, càng có nhiều năng lượng liên quan đến việc chuyển giao để tạo ra miệng núi lửa. Vì vậy, nó rất tốt từ quan điểm đó. Và sau đó có một phần ba, nhưng lý do thứ cấp tại sao Comet Tempel 1 lại tốt; Nó không hoạt động như một số sao chổi. Ở đó, không có nhiều hoạt động bụi và phản lực liên quan đến Comet Tempel 1, điều này có thể gây nhầm lẫn hoặc khiến chúng ta khó thực sự quan sát được sự hình thành của miệng núi lửa khi chúng ta chạm vào nó. Vì vậy, Comet Tempel 1 phù hợp.
Fraser: Làm thế nào chúng ta sẽ quan sát nó từ đây trên Trái đất và từ không gian?
Tiến sĩ McFadden: Chúng ta có tàu vũ trụ quan sát nó từ không gian - tàu vũ trụ Deep Impact của chúng ta. Chúng ta có tàu vũ trụ Rosetta, đang hướng đến một sao chổi khác, cũng sẽ quan sát nó từ không gian. Chúng tôi có ba đài quan sát lớn của NASA: Chandra, Hubble và Spitzer sẽ quan sát nó. Ba bước sóng khác nhau; Chandra, một kính viễn vọng tia X và Hubble, một kính viễn vọng hình ảnh quang học và cận hồng ngoại. Chúng tôi cũng sẽ quan sát một số quang phổ với Hubble. Và sau đó Spitzer, một kính viễn vọng hồng ngoại. Vì vậy, chúng tôi sẽ sử dụng chúng. Cũng như tất cả các đài quan sát lớn trên thế giới sẽ quan sát sao chổi, trước, trong và sau khi va chạm. Vì vậy, chúng tôi có một chiến dịch quan sát trên toàn thế giới.
Fraser: Và những bức ảnh từ Deep Impact sẽ so sánh với những bức ảnh chúng ta đã thấy từ Stardust như thế nào?
Tiến sĩ McFadden: Thật thú vị, tôi sử dụng những hình ảnh từ Stardust để thực hành diễn giải những hình ảnh chúng ta có được từ Deep Impact. Chúng ta sẽ có cái nhìn cận cảnh hơn về Comet Tempel 1 so với tàu vũ trụ Stardust đã làm; chúng ta sẽ bay gần hơn - chúng ta sẽ bay 500 km từ Comet Tempel 1, trong khi tàu vũ trụ Stardust cách xa 1.100 hoặc 1.300 km.
Fraser: Tôi nhớ rằng Stardust bị tấn công khá nhiều bởi các mảnh vỡ, Deep Impact sẽ làm thế nào nếu nó đi đến gần sao chổi hơn?
Tiến sĩ McFadden: Bạn phải nhớ rằng mục tiêu chính của Stardust là thu thập bụi, vì vậy, họ muốn bị tấn công. Vì vậy, họ đã bay vào khu vực có mật độ bụi lớn nhất. Những gì chúng ta làm khi chúng ta bay qua cùng một khu vực là chúng ta biến tàu vũ trụ thành chế độ khiên để bảo vệ kính viễn vọng trong thời gian chúng ta sẽ nhận được số lần tấn công lớn nhất từ bụi và mảnh vụn. Và chúng tôi thực sự bay ở một góc. Hầu hết các mảnh vỡ tồn tại trong mặt phẳng của quỹ đạo, theo hướng chuyển động của nó, và do đó tàu vũ trụ sẽ bay qua nó theo một góc; do đó, sẽ có một khoảng thời gian ngắn 20 phút khi chúng ta không quan sát để bảo vệ máy ảnh.
Fraser: Một khi Deep Impact hoàn thành sự bay bổng của mình, bạn sẽ có thêm mục tiêu khoa học nào mà bạn muốn có thể sử dụng tàu vũ trụ cho một khi nó ra khỏi phạm vi trực quan của Tempel 1 không?
Tiến sĩ McFadden: Hiện tại không có kế hoạch cụ thể để quan sát trong một nhiệm vụ tiếp theo; điều đó phải được NASA chấp thuận. Chúng tôi đã thực hiện một số nghiên cứu và biết rằng có một hoặc hai sao chổi khác mà chúng tôi có thể quan sát được, nhưng chúng tôi đã nhận được sự chấp thuận cho điều đó.
Fraser: Vì vậy, trong những giấc mơ điên rồ nhất của bạn, điều gì sẽ xảy ra vào ngày 4 tháng 7?
Tiến sĩ McFadden: Chà, giấc mơ điên rồ nhất của tôi là người tác động sẽ đi vào sao chổi và đi ra phía bên kia, nhưng điều đó không có khả năng.
Fraser: Được rồi, có lẽ là một giấc mơ ít hoang dã hơn.
Tiến sĩ McFadden: Được rồi, ít hoang dã hơn, theo xác suất là sao chổi sẽ có tính nhất quán của một viên gạch, và tác nhân sẽ va vào nó và không gây ra nhiều thiệt hại cho bề mặt, hoặc không thực sự tạo ra nhiều tác động bởi vì sao chổi là sự nhất quán của một viên gạch. Nhưng điều đó cũng không có khả năng. Ở một thái cực khác, nếu sao chổi giống như Corn Flakes thì sao? Nếu nó giống như Corn Flakes, chúng ta sẽ có một màn trình diễn tuyệt vời về ejecta. Chúng tôi gọi nó là một bức màn ejecta trong quá trình hình thành miệng núi lửa, và tôi đã hy vọng rằng đó là những gì chúng ta sẽ thấy, bởi vì điều đó sẽ rất kịch tính. Và hy vọng chúng ta có thể xem khi chúng tôi chụp những bức ảnh nhanh với độ phơi sáng rất ngắn liên tục. Chúng tôi sẽ nhấp vào khi chúng tôi đi qua. Nếu chúng ta có một bức màn ejecta lớn, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy dạng ejecta hoặc du hành trong không gian và điều đó sẽ cho phép chúng ta xác định hầu hết thông tin về cấu trúc bên trong của chính sao chổi. Vì vậy, những gì tôi đã hy vọng sẽ xảy ra.
