Cỗ máy thám hiểm Mặt trời trị giá 1,5 tỉ USD của NASA có gì đặc biệt?

Ngày 12/8/2018, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) phóng thành công tàu thăm dò Mặt Trời Parker hướng về phía Mặt Trời (dự kiến đến năm 2025 sẽ chạm đích lý tưởng đến Mặt Trời), nơi nó sẽ thực hiện sứ mệnh bay gần Mặt Trời hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào trước đây và khám phá những bí mật mới về ngôi sao khổng lồ của chúng ta. 

Đây là những gì bạn cần biết về tàu thăm dò Mặt Trời có kinh phí lên tới 1,5 tỷ USD của NASA để hiểu vì sao cơ quan vũ trụ Mỹ này lại đầu tư số tiền lớn đến vậy!

1. Đi đến Mặt Trời cần rất nhiều năng lượng

Tàu thăm dò Parker được phóng lên để bắt đầu hành trình đến Mặt trời

Với trọng lượng khoảng 635 kg, Parker Solar Probe (Tàu thăm dò mặt Trời Parker) tương đối nhẹ đối với một tàu vũ trụ, nhưng nó được phóng lên vũ trụ trên một trong những tên lửa mạnh nhất hành tinh - tên lửa đẩy Delta IV Heavy, do United Launch Alliance (ULA) sản xuất. 

Tại sao? Bởi vì phải cần rất nhiều năng lượng để một tàu vũ trụ đi đến Mặt Trời - trên thực tế, năng lượng cần thiết này gấp 55 lần năng lượng để lên sao Hỏa.

2. Trạm trung chuyển: Kim tinh

Tàu Parker "lợi dụng" sao Kim để tiết kiệm năng lượng

Tàu Parker đang hướng tới Mặt Trời nhưng nó đang bay cùng sao Kim trên đường đi. Sao Kim là hành tinh thứ hai tính từ Mặt Trời.

Sở dĩ có điều này là vì, tàu Parker đang lợi dụng lực hấp dẫn của sao Kim để hành tinh này kéo quỹ đạo của nó gần Mặt Trời hơn. 

Và để tiếp cận Mặt Trời ở khoảng cách đã định (cách bề mặt Mặt Trời 6,1 triệu km), tàu Parker phải thực hiện 6 lần bay tương tự như vậy cạnh sao Kim. Đến lần thứ 7, (tức là vào năm 2025), Parker sẽ tiếp cận Mặt Trời ở vị trí gần nhất trong lịch sử.

3. Gần Mặt Trời hơn bao giờ hết

Tàu Parker sẽ tiếp cận Mặt trời ở khoảng cách gần đến khó tin

Trong sứ mệnh bay cuối cùng của mình, tàu Parker sẽ tiếp cận Mặt Trời ở khoảng cách gần nhất. Tàu sẽ bay ở độ cao 6,1 triệu km so với bề mặt Mặt Trời - trở thành tàu vũ trụ đầu tiên trong lịch sử 'chạm' gần nhất đến ngôi sao khổng lồ.

Tính cho đến nay, kỷ lục đang được lập là tàu vũ trụ Helios 2, bay ở độ cao hơn 43,4 triệu km so với bề mặt Mặt Trời. Trong khi đó, sao Thủy quay quanh Mặt Trời ở khoảng cách hơn 57,9 triệu km.  

Ở khoảng cách kỷ lục này, tàu Parker sẽ 'thâm nhập' được vào vành nhật hoa - nơi ẩn chứa nhiều bí ẩn vật lý khiến giới thiên văn học háo hức giải đáp.

4. Nhanh hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào trong lịch sử

Tàu Parker sẽ đạt vận tốc nhanh nhất trong lịch sử

Tàu thăm dò Mặt Trời Parker cũng sẽ phá kỷ lục tàu vũ trụ nhanh nhất trong lịch sử. Trên quỹ đạo bay cuối cùng của nó, gần Mặt Trời nhất, tàu Parker sẽ đạt tốc độ nhanh hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào do con người tạo ra, lên tới 692.017 km/giờ (tương đương 192.227 mét/giây). 

Nếu bạn chưa hình dung được tốc độ này nhanh đến mức nào thì hãy tưởng tượng: Tốc độ 692.017 km/giờ đó là đủ nhanh để đi từ New York (Mỹ) đến Tokyo (Nhật Bản) trong vòng chưa đầy... một phút!

5. Tiến sĩ Eugene Parker

Tàu thăm dò Mặt Trời Parker được đặt theo tên của Tiến sĩ Eugene Parker (sinh năm 1927), người đầu tiên dự đoán sự tồn tại của gió Mặt Trời. 

Tàu Parker được đặt tên theo nhà vật lý Eugene Parker

Năm 1958, nhà vật lý thiên văn người Mỹ Eugene Parker phát triển một lý thuyết cơ chế hoạt động của vành nhật hoa, nó nóng đến mức nó vượt qua được cả lực hấp dẫn của Mặt Trời. Theo lý thuyết, vật chất trong vành nhật hoa liên tục mở rộng ra ngoài theo mọi hướng, tạo thành gió Mặt Trời.

Đây là sứ mệnh đầu tiên của NASA được đặt tên cho một người còn sống. Vào ngày phóng tàu Parker ngày 12/8/2018, Tiến sĩ Parker đã cùng đội ngũ các nhà khoa học-kỹ thuật NASA theo dõi vụ phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Florida, Mỹ.

6. Mở khóa bí mật của gió Mặt Trời

Mặc dù Tiến sĩ Parker đã tiên đoán về sự tồn tại của gió Mặt Trời cách đây 60 năm, nhưng vẫn còn rất nhiều điều chúng ta chưa hiểu về nó. Bây giờ chúng ta biết rằng gió Mặt Trời có hai luồng riêng biệt, nhanh và chậm. Các nhà khoa học đã xác định được nguồn gốc của gió Mặt Trời nhanh, nhưng gió Mặt Trời chậm là một bí ẩn lớn hơn. 

Hình minh họa gió Mặt trời

Việc tàu Parker quan sát tốc độ của gió Mặt Trời từ cận âm đến siêu âm ở vị trí cách ngôi sao chỉ 6 triệu km hứa hẹn sẽ cung cấp các chi tiết mới cho các nhà khoa học NASA tìm hiểu cơ chế gió Mặt Trời phát ra ngoài không gian (ở mức độ nhanh và chậm). 

7. Nghiên cứu các hạt năng lượng có tốc độ cận ánh sáng

Một câu hỏi mà NASA ấp ủ có được câu trả lời từ tàu Parker là cách mà một số hạt năng lượng có thể tăng tốc đi từ Mặt Trời với tốc độ cận ánh sáng (bằng hơn một nửa vận tốc ánh sáng).

Những hạt này di chuyển nhanh đến mức chúng có thể đến Trái Đất trong vòng chưa đầy nửa giờ, vì vậy chúng có thể gây nhiễu các thiết bị điện tử trên vệ tinh với rất ít cảnh báo mà con người kịp đưa ra.

8. Bí ẩn về cơ chế tỏa nhiệt của vành nhật hoa

Câu hỏi lớn thứ ba mà con người hy vọng sẽ trả lời được với sứ mệnh này là thứ mà các nhà khoa học gọi là cơ chế tỏa nhiệt của vành nhật hoa.

Hiện tượng đảo ngược nhiệt độ của vành nhật hoa vẫn là bí ẩn với giới khoa học

Hiểu đơn giản thế này: Nếu như ngọn lửa trên Trái Đất có lượng nhiệt cao nhất ở nguồn và giảm dần khi xa ngọn lửa thì Mặt Trời lại ngược lại. Bề mặt Mặt Trời có nhiệt độ khoảng 5.500 độ C, nhưng lớp bên trên của nó - vành nhật hoa - lại nóng hơn ở mức 1 triệu độ C. 

Tàu Parker được NASA hy vọng sẽ lý giải thành công nguyên nhân của sự đảo ngược nhiệt độ kỳ lạ đó.

9. Tại sao tàu Parker không tan chảy?

Vành nhật hoa có thể nóng hàng triệu độ C, vậy làm thế nào chúng ta có thể gửi một tàu vũ trụ đến đó làm nhiệm vụ mà nó không bị tan chảy?

Tàu Parker quả là kỳ tích khi chịu được sức nóng khủng khiếp của Mặt trời

Chìa khóa nằm ở sự phân biệt giữa nhiệt độ và sức nóng. Nhiệt độ (Temperature) đo tốc độ chuyển động của các hạt, trong khi sức nóng (heat) là tổng năng lượng mà chúng truyền đi. 

Vành nhật hoa cực kỳ mỏng và có rất ít hạt ở đó để truyền năng lượng - vì vậy trong khi các hạt chuyển động nhanh (nhiệt độ cao), chúng không thực sự truyền nhiều năng lượng cho tàu vũ trụ (nhiệt thấp).

Nó giống như sự khác biệt giữa việc đặt tay vào lò nướng so với đặt tay vào nồi nước sôi (khuyến cáo bạn đọc không thử dưới bất cứ hình thức nào). Trong không khí của lò nướng, tay của bạn không bị nóng như khi chạm vào nước đặc hơn của nồi nước đang sôi.

10. Parker được thiết kế để phát triển trong môi trường khắc nghiệt

Quả thực, môi trường trong bầu khí quyển của Mặt Trời rất khắc nghiệt - nóng, ngập tràn bức xạ và ở rất xa Trái Đất - nhưng Parker Solar Probe được thiết kế để TỒN TẠI.

Tàu Parker được thiết kế và chế tạo vô cùng đặc biệt để chịu được môi trường không tưởng sát Mặt trời

Tàu vũ trụ được trang bị một tấm chắn nhiệt tiên tiến làm bằng carbon composite dày 11,43cm. Tấm chắn nhiệt làm tốt công việc của nó đến nỗi, mặc dù mặt trước của tàu nhận toàn bộ ánh sáng mạnh của Mặt Trời, nóng tới 1.377 độ C, thì các thiết bị đằng sau tàu sẽ vẫn ở nhiệt độ 30 độ C!