Tàu vũ trụ New Horizons của NASA đã thực hiện chuyến bay ngang qua đầu tiên và duy nhất của hệ thống sao Diêm Vương, đạt đến đỉnh điểm khi thế giới xa xôi đó tiếp cận gần nhất vào tháng 7 năm 2015.
Tiếp tục bay, tàu thăm dò đã thực hiện chuyến bay ngang qua Arrokoth, một Vật thể Vành đai Kuiper hay KBO, vào ngày 1 tháng 1 năm 2019, nằm trong một vùng không gian bên ngoài Sao Hải Vương được gọi là Vành đai Kuiper. Có rất nhiều thế giới băng giá khác nằm trong vành đai Kuiper, những gì còn sót lại trên bầu trời từ quá trình hình thành hệ mặt trời của chúng ta.
Đối với New Horizons, việc thu thập thêm nhiều khoa học khám phá, theo ý định chơi chữ, đang ở phía trước.
Liên quan: New Horizons: Khám phá Sao Diêm Vương và xa hơn nữa
Báo cáo đó cũng lưu ý rằng "di chuyển ra ngoài, ranh giới của hệ mặt trời nơi ảnh hưởng của mặt trời suy yếu và được thay thế bằng môi trường giữa các vì sao, có nhiều điều cần khám phá."
Báo cáo thập kỷ nhật quyển rất quan trọng vì một số lý do, Nhà nghiên cứu chính của New Horizons Alan Stern thuộc Viện nghiên cứu Tây Nam ở Boulder, Colorado cho biết. "Đây là sự xác nhận hoàn toàn độc lập của cộng đồng về tầm quan trọng và tính độc đáo của khoa học New Horizons đối với lĩnh vực đó", ông nói với Space.com.
New Horizons đang chuẩn bị vượt qua "cú sốc kết thúc" của mặt trời, nơi gió mặt trời dưới âm thanh chậm lại và trở thành dưới âm thanh khi nó đâm vào môi trường giữa các vì sao.
Liên quan: Tàu thăm dò Sao Diêm Vương của New Horizons ghi nhận 3 khám phá mới ở vùng ngoài hệ mặt trời
"Chúng tôi đã vào chế độ ngủ đông vào ngày 3 tháng 10 năm ngoái. Chúng tôi thoát khỏi chế độ đó vào ngày 2 tháng 4 năm nay. Khi chúng tôi thức dậy, chúng tôi sẽ truyền dữ liệu New Horizons còn tồn đọng xuống Mạng không gian sâu của NASA", Stern cho biết.
"Nhưng khi thực sự vượt qua cú sốc chấm dứt, thời gian là một trò chơi đoán mò. Không ai có thể dự đoán đầy đủ điều đó, nhưng có khả năng sớm nhất là vào năm 2027… và chúng tôi muốn cảnh giác khi đó để không bỏ lỡ", Stern lưu ý.
Trong khi đó, New Horizons vẫn hoàn toàn khỏe mạnh. "Không có gì bị hỏng trên tàu vũ trụ và bảy thiết bị mà nó mang theo", ông nói thêm. "Chúng hoạt động cực kỳ tốt, cũng như khi chúng được phóng."
Liên quan: Tàu thăm dò Sao Diêm Vương của New Horizons ghi nhận 3 khám phá mới ở vùng ngoài hệ mặt trời
Việc thiếu nhiên liệu có nghĩa là Stern đã áp dụng một chức danh mới để đi cùng với nhà nghiên cứu chính: "Người tích trữ nhiên liệu chính".
Về năng lượng và truyền dữ liệu của tàu vũ trụ, tàu vũ trụ đường dài này vẫn ổn. Hệ thống phát điện hạt nhân của nó có thể sẽ kéo dài đến năm 2050, Stern khuyên.
Vậy, New Horizons có thể thực hiện một chuyến bay ngang qua một KBO xa xôi khác không?
Có thể, nếu sứ mệnh này nhận được sự hỗ trợ từ các đài quan sát trên Trái đất, đặc biệt là Đài quan sát Vera C. Rubin sắp được đưa vào hoạt động. Việc Rubin phát hiện ra các KBO dọc theo đường bay có thể đạt được của New Horizons sẽ "làm tăng đáng kể khả năng thực hiện một chuyến bay ngang qua", Stern nói thêm. "Nhưng đó là một cuộc tìm kiếm như mò kim đáy bể", ông nói thêm, "ngay cả khi sử dụng các công cụ tốt nhất thế giới".
Liên quan: Vũ trụ tối đến mức nào? Tàu thăm dò New Horizons của NASA cung cấp cho chúng ta ước tính tốt nhất từ trước đến nay
Nhóm nghiên cứu đó đang chuẩn bị cho chuyến vượt qua chấn động chấm dứt của New Horizons, một trong những ranh giới bên ngoài quan trọng giữa nhật quyển của chúng ta và không gian giữa các vì sao, Poppe nói với Space.com.
Ông cho biết: "Cả hai tàu vũ trụ Voyager đều vượt qua ranh giới này và tiết lộ rất nhiều kiến thức vật lý mới". "Tuy nhiên, do một số hạn chế nhất định trong thiết bị đo đạc của Voyager, những câu hỏi chính liên quan đến quần thể ion được gọi là 'ion thu' vẫn chưa được giải đáp."
Poppe nói thêm rằng, kể từ các phép đo của Voyager, ngày càng rõ ràng rằng các ion thu này thực sự có thể chi phối quá trình truyền năng lượng và động lượng qua xung kích kết thúc.
"Với suy nghĩ này, nhóm nghiên cứu nhật vật lý của New Horizons đã lập kế hoạch cho các chế độ quan sát thiết bị cụ thể, lập kế hoạch ngân sách truyền dữ liệu xuống (không dễ dàng gì với hơn 60 đơn vị thiên văn!) và thu hút cộng đồng lý thuyết nhật quyển ngoài rộng lớn hơn để chuẩn bị cho các phép đo mang tính đột phá mà New Horizons sẽ quay trở lại trong tương lai gần", Poppe cho biết.
Nhìn chung, nhóm nghiên cứu New Horizons rất khiêm nhường khi đi theo bước chân của Voyager, Poppe cho biết, "nhưng vô cùng phấn khích khi được đóng góp các phép đo đầu tiên về ranh giới bên ngoài của nhật quyển mà chúng ta gọi là 'nhà'".
"Nhưng có khả năng sẽ có nhiều lần vượt qua khi cú sốc di chuyển qua lại trên tàu vũ trụ trong nhiều ngày và chắc chắn sẽ là một cuộc chạm trán lịch sử khác đối với New Horizons", Brandt cho biết.
"Dữ liệu từ cuộc chạm trán cú sốc chấm dứt sẽ là kho báu đối với các nhà vật lý vũ trụ trên toàn thế giới, những người háo hức muốn hiểu ranh giới rộng lớn này hoạt động như thế nào", Brandt nói với Space.com. "Tất cả những khám phá này từ các sứ mệnh tiên phong như Voyager và New Horizons cho chúng ta biết rằng chúng ta biết rất ít về những gì nằm ngoài vũ trụ, và mở đường cho một sứ mệnh Interstellar Probe chuyên dụng trong tương lai", ông nói.
"Tôi nghĩ rằng chúng ta có thể chỉ nhìn thấy phần nổi của tảng băng chìm của Vành đai Kuiper, có thể mở rộng hơn nhiều so với những gì chúng ta có thể tưởng tượng", Brandt nói.
"Những vụ va chạm bụi do tàu vũ trụ đo được cứ liên tục được nâng lên, thách thức mọi kỳ vọng của chúng ta về một 'Vách đá Kuiper'. Người ta phải luôn tự cho mình cơ hội khám phá", Brandt nói thêm, "bản chất của việc khám phá".
Brandt gợi ý rằng trong vài năm nữa, New Horizons rất có thể sẽ thấy mình ở giữa một khu vực mới của Vành đai Kuiper. Đó sẽ là "một cơ hội lịch sử cho khoa học hành tinh với những hàm ý quan trọng trong việc hiểu biết về các hệ thống ngoại hành tinh."
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— NASA chụp ảnh Sao Thiên Vương với sự hợp tác hoành tráng của Kính viễn vọng Hubble và tàu thăm dò Sao Diêm Vương của New Horizons
— NASA kỷ niệm chuyến bay ngang Sao Diêm Vương lịch sử của New Horizons vào năm 2015 với những video mới tuyệt vời
— Vượt xa Sao Diêm Vương: Điều gì sẽ xảy ra tiếp theo với tàu thăm dò New Horizons của NASA?
Những phát hiện của New Horizons đang trở thành tâm điểm chú ý tại cuộc họp khoa học kỷ niệm 10 năm chuyến bay ngang qua Sao Diêm Vương sắp tới, hiện đang được lên kế hoạch diễn ra vào tháng 7 này tại APL, đơn vị đã thiết kế, chế tạo và vận hành tàu vũ trụ New Horizons cũng như quản lý sứ mệnh cho NASA.
"Chúng tôi đang tập hợp mọi thông tin đã học được kể từ chuyến bay ngang qua của New Horizons. Và không chỉ từ tàu vũ trụ, mà còn từ Kính viễn vọng không gian Hubble, Kính viễn vọng không gian James Webb và từ các quan sát trên Trái đất nữa", Stern cho biết. "Vì vậy, hãy chờ nhé. Tôi cá là sẽ có một số bất ngờ mới!"
Tiếp tục bay, tàu thăm dò đã thực hiện chuyến bay ngang qua Arrokoth, một Vật thể Vành đai Kuiper hay KBO, vào ngày 1 tháng 1 năm 2019, nằm trong một vùng không gian bên ngoài Sao Hải Vương được gọi là Vành đai Kuiper. Có rất nhiều thế giới băng giá khác nằm trong vành đai Kuiper, những gì còn sót lại trên bầu trời từ quá trình hình thành hệ mặt trời của chúng ta.
Đối với New Horizons, việc thu thập thêm nhiều khoa học khám phá, theo ý định chơi chữ, đang ở phía trước.
Những quan sát vô giá
Cuối năm ngoái, một nghiên cứu của Viện Hàn lâm Quốc gia Hoa Kỳ có tựa đề "Thập kỷ khám phá tiếp theo về Vật lý Mặt trời và Không gian: Khám phá và Bảo vệ Ngôi nhà của Nhân loại trong Không gian" nhận xét rằng "thách thức chính là tiếp tục nhận được những quan sát vô giá từ tàu vũ trụ New Horizons và Voyager, đây là phương tiện duy nhất để có được kiến thức trực tiếp về môi trường ở ngoài nhật quyển và bên ngoài nhật quyển bong bóng."Liên quan: New Horizons: Khám phá Sao Diêm Vương và xa hơn nữa
Báo cáo đó cũng lưu ý rằng "di chuyển ra ngoài, ranh giới của hệ mặt trời nơi ảnh hưởng của mặt trời suy yếu và được thay thế bằng môi trường giữa các vì sao, có nhiều điều cần khám phá."
Báo cáo thập kỷ nhật quyển rất quan trọng vì một số lý do, Nhà nghiên cứu chính của New Horizons Alan Stern thuộc Viện nghiên cứu Tây Nam ở Boulder, Colorado cho biết. "Đây là sự xác nhận hoàn toàn độc lập của cộng đồng về tầm quan trọng và tính độc đáo của khoa học New Horizons đối với lĩnh vực đó", ông nói với Space.com.
New Horizons đang chuẩn bị vượt qua "cú sốc kết thúc" của mặt trời, nơi gió mặt trời dưới âm thanh chậm lại và trở thành dưới âm thanh khi nó đâm vào môi trường giữa các vì sao.
Liên quan: Tàu thăm dò Sao Diêm Vương của New Horizons ghi nhận 3 khám phá mới ở vùng ngoài hệ mặt trời
Trò chơi đoán
Mặc dù New Horizons hiện đang ở chế độ ngủ đông, nhưng tàu vũ trụ này vẫn đang thu thập dữ liệu vật lý mặt trời liên tục, Stern cho biết, lưu trữ dữ liệu đó vào bộ nhớ trạng thái rắn trên tàu — về cơ bản là một ổ flash lớn ổ đĩa."Chúng tôi đã vào chế độ ngủ đông vào ngày 3 tháng 10 năm ngoái. Chúng tôi thoát khỏi chế độ đó vào ngày 2 tháng 4 năm nay. Khi chúng tôi thức dậy, chúng tôi sẽ truyền dữ liệu New Horizons còn tồn đọng xuống Mạng không gian sâu của NASA", Stern cho biết.
"Nhưng khi thực sự vượt qua cú sốc chấm dứt, thời gian là một trò chơi đoán mò. Không ai có thể dự đoán đầy đủ điều đó, nhưng có khả năng sớm nhất là vào năm 2027… và chúng tôi muốn cảnh giác khi đó để không bỏ lỡ", Stern lưu ý.
Trong khi đó, New Horizons vẫn hoàn toàn khỏe mạnh. "Không có gì bị hỏng trên tàu vũ trụ và bảy thiết bị mà nó mang theo", ông nói thêm. "Chúng hoạt động cực kỳ tốt, cũng như khi chúng được phóng."
Liên quan: Tàu thăm dò Sao Diêm Vương của New Horizons ghi nhận 3 khám phá mới ở vùng ngoài hệ mặt trời
Đồng hồ đo nhiên liệu chỉ mức thấp
Nhưng New Horizons lại sắp hết nhiên liệu. "Và điều đó có nghĩa là chúng ta phải tiết kiệm với số nhiên liệu đó. Bất kỳ lượng nhiên liệu nào chúng ta tiêu tốn cũng sẽ không đưa chúng ta đến một chuyến bay ngang qua KBO mới, vì vậy nó làm giảm khả năng bay ngang qua", Stern nói.Việc thiếu nhiên liệu có nghĩa là Stern đã áp dụng một chức danh mới để đi cùng với nhà nghiên cứu chính: "Người tích trữ nhiên liệu chính".
Về năng lượng và truyền dữ liệu của tàu vũ trụ, tàu vũ trụ đường dài này vẫn ổn. Hệ thống phát điện hạt nhân của nó có thể sẽ kéo dài đến năm 2050, Stern khuyên.
Vậy, New Horizons có thể thực hiện một chuyến bay ngang qua một KBO xa xôi khác không?
Có thể, nếu sứ mệnh này nhận được sự hỗ trợ từ các đài quan sát trên Trái đất, đặc biệt là Đài quan sát Vera C. Rubin sắp được đưa vào hoạt động. Việc Rubin phát hiện ra các KBO dọc theo đường bay có thể đạt được của New Horizons sẽ "làm tăng đáng kể khả năng thực hiện một chuyến bay ngang qua", Stern nói thêm. "Nhưng đó là một cuộc tìm kiếm như mò kim đáy bể", ông nói thêm, "ngay cả khi sử dụng các công cụ tốt nhất thế giới".
Liên quan: Vũ trụ tối đến mức nào? Tàu thăm dò New Horizons của NASA cung cấp cho chúng ta ước tính tốt nhất từ trước đến nay
Những câu hỏi chưa được trả lời
Trong khi đó, một nhóm nghiên cứu vật lý mặt trời của New Horizons gồm khoảng một chục nhà khoa học và kỹ sư đang tập trung cao độ vào các phép đo tàu vũ trụ được thực hiện ở nhật quyển bên ngoài, Andrew Poppe thuộc Phòng thí nghiệm khoa học không gian tại Đại học California, Berkeley cho biết. Ông là đồng điều tra viên và là người dẫn đầu khoa học vật lý mặt trời trong sứ mệnh New Horizons.Nhóm nghiên cứu đó đang chuẩn bị cho chuyến vượt qua chấn động chấm dứt của New Horizons, một trong những ranh giới bên ngoài quan trọng giữa nhật quyển của chúng ta và không gian giữa các vì sao, Poppe nói với Space.com.
Ông cho biết: "Cả hai tàu vũ trụ Voyager đều vượt qua ranh giới này và tiết lộ rất nhiều kiến thức vật lý mới". "Tuy nhiên, do một số hạn chế nhất định trong thiết bị đo đạc của Voyager, những câu hỏi chính liên quan đến quần thể ion được gọi là 'ion thu' vẫn chưa được giải đáp."
Poppe nói thêm rằng, kể từ các phép đo của Voyager, ngày càng rõ ràng rằng các ion thu này thực sự có thể chi phối quá trình truyền năng lượng và động lượng qua xung kích kết thúc.
Những phép đo đầu tiên
May mắn thay, New Horizons mang theo các thiết bị đo đạc chính — Gió Mặt trời quanh Sao Diêm Vương (SWAP) và Nghiên cứu khoa học về phổ hạt năng lượng Sao Diêm Vương (PEPSSI) — sẽ tiến hành các phép đo đầu tiên về các ion thu quan trọng này ở nhật quyển ngoài và trên vùng chấn động kết thúc."Với suy nghĩ này, nhóm nghiên cứu nhật vật lý của New Horizons đã lập kế hoạch cho các chế độ quan sát thiết bị cụ thể, lập kế hoạch ngân sách truyền dữ liệu xuống (không dễ dàng gì với hơn 60 đơn vị thiên văn!) và thu hút cộng đồng lý thuyết nhật quyển ngoài rộng lớn hơn để chuẩn bị cho các phép đo mang tính đột phá mà New Horizons sẽ quay trở lại trong tương lai gần", Poppe cho biết.
Nhìn chung, nhóm nghiên cứu New Horizons rất khiêm nhường khi đi theo bước chân của Voyager, Poppe cho biết, "nhưng vô cùng phấn khích khi được đóng góp các phép đo đầu tiên về ranh giới bên ngoài của nhật quyển mà chúng ta gọi là 'nhà'".
Cuộc chạm trán lịch sử
Bản thân việc vượt qua cú sốc chấm dứt có thể chỉ diễn ra trong vòng 10 phút, Pontus Brandt, nhà khoa học dự án New Horizons tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng (APL) của Đại học Johns Hopkins ở Laurel, Maryland cho biết."Nhưng có khả năng sẽ có nhiều lần vượt qua khi cú sốc di chuyển qua lại trên tàu vũ trụ trong nhiều ngày và chắc chắn sẽ là một cuộc chạm trán lịch sử khác đối với New Horizons", Brandt cho biết.
"Dữ liệu từ cuộc chạm trán cú sốc chấm dứt sẽ là kho báu đối với các nhà vật lý vũ trụ trên toàn thế giới, những người háo hức muốn hiểu ranh giới rộng lớn này hoạt động như thế nào", Brandt nói với Space.com. "Tất cả những khám phá này từ các sứ mệnh tiên phong như Voyager và New Horizons cho chúng ta biết rằng chúng ta biết rất ít về những gì nằm ngoài vũ trụ, và mở đường cho một sứ mệnh Interstellar Probe chuyên dụng trong tương lai", ông nói.
Bản chất của việc khám phá
Brandt nhấn mạnh một phần thưởng khám phá khác có thể có của New Horizons."Tôi nghĩ rằng chúng ta có thể chỉ nhìn thấy phần nổi của tảng băng chìm của Vành đai Kuiper, có thể mở rộng hơn nhiều so với những gì chúng ta có thể tưởng tượng", Brandt nói.
"Những vụ va chạm bụi do tàu vũ trụ đo được cứ liên tục được nâng lên, thách thức mọi kỳ vọng của chúng ta về một 'Vách đá Kuiper'. Người ta phải luôn tự cho mình cơ hội khám phá", Brandt nói thêm, "bản chất của việc khám phá".
Brandt gợi ý rằng trong vài năm nữa, New Horizons rất có thể sẽ thấy mình ở giữa một khu vực mới của Vành đai Kuiper. Đó sẽ là "một cơ hội lịch sử cho khoa học hành tinh với những hàm ý quan trọng trong việc hiểu biết về các hệ thống ngoại hành tinh."
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— NASA chụp ảnh Sao Thiên Vương với sự hợp tác hoành tráng của Kính viễn vọng Hubble và tàu thăm dò Sao Diêm Vương của New Horizons
— NASA kỷ niệm chuyến bay ngang Sao Diêm Vương lịch sử của New Horizons vào năm 2015 với những video mới tuyệt vời
— Vượt xa Sao Diêm Vương: Điều gì sẽ xảy ra tiếp theo với tàu thăm dò New Horizons của NASA?
Những điều bất ngờ mới
Là "người ứng cứu đầu tiên" và là người giữ kỷ lục về tàu vũ trụ, New Horizons đã ghi dấu những quan sát mang tính lịch sử khi là tàu vũ trụ đầu tiên khám phá Sao Diêm Vương và các vệ tinh của nó ở cự ly gần. Ngoài ra, sau hành trình kéo dài chín năm, tàu thăm dò đã vượt qua mục tiêu khoa học lớn thứ hai của mình, bay qua KBO Arrokoth vào năm 2019, vật thể xa nhất từng được kiểm tra cận cảnh.Những phát hiện của New Horizons đang trở thành tâm điểm chú ý tại cuộc họp khoa học kỷ niệm 10 năm chuyến bay ngang qua Sao Diêm Vương sắp tới, hiện đang được lên kế hoạch diễn ra vào tháng 7 này tại APL, đơn vị đã thiết kế, chế tạo và vận hành tàu vũ trụ New Horizons cũng như quản lý sứ mệnh cho NASA.
"Chúng tôi đang tập hợp mọi thông tin đã học được kể từ chuyến bay ngang qua của New Horizons. Và không chỉ từ tàu vũ trụ, mà còn từ Kính viễn vọng không gian Hubble, Kính viễn vọng không gian James Webb và từ các quan sát trên Trái đất nữa", Stern cho biết. "Vì vậy, hãy chờ nhé. Tôi cá là sẽ có một số bất ngờ mới!"
