Đối với Ed Belbruno, vũ trụ xung quanh chúng ta không chỉ bắt mắt. Đó là phương tiện cho nghệ thuật vô tận, nguồn cảm hứng cho các tác phẩm nghệ thuật có thể phá vỡ ranh giới và được sử dụng cho các sứ mệnh tàu vũ trụ đến mặt trăng và xa hơn nữa.
Belbruno là cộng tác viên nghiên cứu thỉnh giảng tại Khoa Khoa học Vật lý thiên văn thuộc Đại học Princeton. Các buổi triển lãm nghệ thuật của ông được Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) tài trợ và đã được trưng bày tại một số cơ sở của ESA.
"Nghệ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc truyền cảm hứng cho mọi người và giải thích công việc của chúng tôi", Rolf Densing, Giám đốc điều hành ESA và là người đứng đầu Trung tâm điều hành vũ trụ Châu Âu (ESOC) tại Darmstadt, Đức, chia sẻ với Space.com.
Belbruno mong muốn được quay trở lại Trung tâm nghiên cứu và công nghệ vũ trụ Châu Âu (ESTEC) của ESA tại Noordwijk, Hà Lan, để tham dự buổi triển lãm bế mạc vào ngày 28 tháng 3. Sau đó, tác phẩm nghệ thuật sẽ được chuẩn bị để vận chuyển đến địa điểm tiếp theo, một trong những trung tâm của ESA gần Rome, Madrid hoặc London.
"Chúng tôi tự hào chào đón nhiều tác phẩm của Ed Belbruno đến Trung tâm điều hành không gian của ESA. Nghệ thuật của ông, kết hợp tuyệt đẹp giữa toán học, vật lý, ngắm sao và khám phá không gian, đặc biệt phù hợp với chúng tôi, những người làm việc trong thế giới không gian", Densing cho biết.
Densing nói thêm rằng ESOC hỗ trợ các sáng kiến thu hẹp khoảng cách giữa nghệ thuật và khoa học, nhấn mạnh chương trình Nghệ sĩ lưu trú khoa học lâu đời.
Trước bức tranh của ông, loại chuyển giao này, hiện được gọi là chuyển giao bắt giữ đạn đạo hoặc chuyển giao ranh giới ổn định yếu (WSB), không tồn tại, Belbruno nói. "Trên thực tế, chúng là những thiết kế đầu tiên sử dụng lý thuyết hỗn loạn, tận dụng các trường hấp dẫn đan xen của Trái Đất và Mặt Trăng."
Nhưng làm sao nét vẽ của một họa sĩ trên vải có thể làm được điều này?
Việc tìm đường đi đó vô cùng khó khăn, Belbruno cho biết. "Điều này là do quỹ đạo phải tự dệt cẩn thận qua các trường hấp dẫn đan xen của Trái đất và Mặt trăng, giống như tìm kim trong đống cỏ khô. Điều này liên quan đến việc sử dụng lý thuyết hỗn loạn", ông nói thêm.
Belbruno cho biết lý thuyết hỗn loạn là một lĩnh vực rất phức tạp, phức tạp đến mức có thể mất cả đời để cố gắng giải quyết vấn đề này.
"Ngoài ra, không có cuốn sách nào về chủ đề này. Cảm thấy áp lực, tôi đã sử dụng một cách thực sự không chính thống để cố gắng tìm ra những quỹ đạo như vậy", Belbruno nhớ lại.
"Vì tôi cũng là một nghệ sĩ, tôi nghĩ rằng nếu tôi vẽ một bức tranh về hệ thống Trái đất-Mặt trăng nhanh nhất có thể, thì tôi sẽ không phải suy nghĩ tích cực. Tiềm thức của tôi có thể giúp tôi và có lẽ sẽ tiết lộ một quỹ đạo như vậy trong các nét vẽ", Belbruno nói. "Đó là một nỗ lực rất xa vời, nhưng tôi chẳng mất gì để thử cả."
Với giấy màu pastel và phấn màu, Belbruno đã nhanh chóng vẽ một bức tranh về hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng, sử dụng nhiều màu sắc khác nhau.
"Tôi nhận thấy rằng các nét cọ tạo ra các vùng xung quanh Trái Đất và cả xung quanh Mặt Trăng", Belbruno nói, "và tôi thấy một số nét cọ tối màu đi từ vùng Trái Đất đến vùng xung quanh Mặt Trăng. Liệu những nét cọ này có thể mang lại cho tôi sự chuyển giao mà tôi mong muốn không?"
Belbruno cho biết ông đã ước tính được vận tốc ban đầu và vị trí mà một quỹ đạo sẽ có từ các nét cọ gần Trái Đất.
"Tôi đưa chúng vào chương trình mô phỏng quỹ đạo JPL và để chương trình mô phỏng số quỹ đạo mà điều kiện ban đầu này sẽ tạo ra", Belbruno cho biết. "Tôi vô cùng ngạc nhiên và sửng sốt khi nó tự động bay đến mặt trăng và vào quỹ đạo Mặt trăng! Đây là lần đầu tiên phát hiện ra sự chuyển giao bắt giữ đạn đạo".
Trên thực tế, các vùng xung quanh Trái đất và Mặt trăng đã tiết lộ nơi tồn tại các quỹ đạo như vậy, Belbruno nói thêm, và hiện được gọi là các vùng ranh giới ổn định yếu.
Mặc dù NASA cảm thấy quá lâu để có thể hữu ích, Belbruno chỉ ra rằng thiết kế này đã được sử dụng cho sứ mệnh Mặt trăng đầu tiên trong Nhiệm vụ nghiên cứu công nghệ nhỏ tiên tiến (SMART-1) của ESA. Được phóng vào năm 2003, SMART-1 sử dụng hệ thống đẩy điện mặt trời và được trang bị một số thiết bị thu nhỏ.
Belbruno đã thực hiện ba phiên bản tác phẩm nghệ thuật phấn màu của mình tại thời điểm đó và phiên bản chính đang được trưng bày tại triển lãm ESA, do nghệ sĩ tặng cho ESOC.
"Đây có thể là lần đầu tiên một bức tranh được sử dụng trực tiếp để tạo ra một khám phá khoa học/toán học", Belbruno cho biết.
"ESA đánh giá cao tác phẩm nghệ thuật của tôi vì nó cho thấy nghệ thuật có thể ảnh hưởng trực tiếp đến khoa học và toán học như thế nào. Chúng cho thấy sự bao la của thiên nhiên và không gian từ một người trong cả khoa học, toán học và nghệ thuật với tư cách là một họa sĩ."
— Những điều tôi học được từ hố đen ở Los Angeles
— Tàu vũ trụ khoa học viễn tưởng giúp ra mắt triển lãm Bảo tàng nghệ thuật NYC
— Bước vào bên trong tác phẩm nghệ thuật thực tế ảo lấy cảm hứng từ Kính viễn vọng không gian James Webb
Thực tế, Belbruno cho biết, việc chuyển giao bắt giữ đạn đạo hiện được sử dụng trong nhiều sứ mệnh lên mặt trăng, với sứ mệnh đầu tiên là của Nhật Bản Nhiệm vụ Hiten năm 1991 đã tiến hành tới 10 thí nghiệm xoay ngang qua Mặt Trăng, đi vào quỹ đạo Mặt Trăng vào tháng 2 năm 1992.
"Nhân tiện, tôi chưa bao giờ nói với JPL vào thời điểm đó rằng tôi đã sử dụng một bức tranh để tìm ra quỹ đạo này ban đầu", Belbruno nói.
Các tác phẩm khác của nhà vật lý thiên văn/họa sĩ bao gồm "Năng lượng vi sóng của vũ trụ" - một bức tranh thực tế về bức xạ nền vi sóng của vụ nổ lớn dựa trên hình ảnh do Tàu thăm dò dị hướng vi sóng Wilkinson (WMAP) của NASA và các sứ mệnh quan sát không gian Planck của ESA tạo ra.
"Những bức tranh này và những bức tranh khác mang lại ấn tượng về vũ trụ của chúng ta mà khoa học không thể cung cấp và mang đến một góc nhìn độc đáo", Belbruno nói.
Để biết thêm thông tin về "lướt trên trường hấp dẫn" và du hành vũ trụ tiết kiệm nhiên liệu, hãy xem cuốn sách "Bay tôi lên Mặt trăng: Hướng dẫn của Người trong cuộc về Khoa học mới về Du hành vũ trụ" (2007) của Nhà xuất bản Đại học Princeton.
Belbruno là cộng tác viên nghiên cứu thỉnh giảng tại Khoa Khoa học Vật lý thiên văn thuộc Đại học Princeton. Các buổi triển lãm nghệ thuật của ông được Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) tài trợ và đã được trưng bày tại một số cơ sở của ESA.
"Nghệ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc truyền cảm hứng cho mọi người và giải thích công việc của chúng tôi", Rolf Densing, Giám đốc điều hành ESA và là người đứng đầu Trung tâm điều hành vũ trụ Châu Âu (ESOC) tại Darmstadt, Đức, chia sẻ với Space.com.
Belbruno mong muốn được quay trở lại Trung tâm nghiên cứu và công nghệ vũ trụ Châu Âu (ESTEC) của ESA tại Noordwijk, Hà Lan, để tham dự buổi triển lãm bế mạc vào ngày 28 tháng 3. Sau đó, tác phẩm nghệ thuật sẽ được chuẩn bị để vận chuyển đến địa điểm tiếp theo, một trong những trung tâm của ESA gần Rome, Madrid hoặc London.
"Chúng tôi tự hào chào đón nhiều tác phẩm của Ed Belbruno đến Trung tâm điều hành không gian của ESA. Nghệ thuật của ông, kết hợp tuyệt đẹp giữa toán học, vật lý, ngắm sao và khám phá không gian, đặc biệt phù hợp với chúng tôi, những người làm việc trong thế giới không gian", Densing cho biết.
Densing nói thêm rằng ESOC hỗ trợ các sáng kiến thu hẹp khoảng cách giữa nghệ thuật và khoa học, nhấn mạnh chương trình Nghệ sĩ lưu trú khoa học lâu đời.
Lý thuyết hỗn loạn
"Thật thú vị khi bức tranh phấn màu của tôi, 'Low Fuel Route to the Moon' (1986), được giới thiệu trong triển lãm lưu động của ESA", Belbruno nói với Space.com. "Điều này là do nó thực sự đã tạo ra sự chuyển giao đầu tiên lên mặt trăng đến mặt trăng trong quá trình bắt giữ đạn đạo ... tức là, một tàu vũ trụ sử dụng phương pháp này sẽ tự động được đưa vào quỹ đạo mặt trăng mà không cần bất kỳ nhiên liệu nào", ông nói.Trước bức tranh của ông, loại chuyển giao này, hiện được gọi là chuyển giao bắt giữ đạn đạo hoặc chuyển giao ranh giới ổn định yếu (WSB), không tồn tại, Belbruno nói. "Trên thực tế, chúng là những thiết kế đầu tiên sử dụng lý thuyết hỗn loạn, tận dụng các trường hấp dẫn đan xen của Trái Đất và Mặt Trăng."
Nhưng làm sao nét vẽ của một họa sĩ trên vải có thể làm được điều này?
Trường hấp dẫn
Năm 1986, Belbruno làm việc với tư cách là kỹ sư thiết kế quỹ đạo tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực ở Pasadena, California. Ông được yêu cầu làm việc trong một dự án có tên LGAS, viết tắt của Lunar Get Escape Special. Nhiệm vụ là tìm đường đi đến mặt trăng cho một tàu vũ trụ nhỏ được phóng từ tàu con thoi của NASA sử dụng lực đẩy điện mặt trời lực đẩy thấp từ động cơ ion Xenon.Việc tìm đường đi đó vô cùng khó khăn, Belbruno cho biết. "Điều này là do quỹ đạo phải tự dệt cẩn thận qua các trường hấp dẫn đan xen của Trái đất và Mặt trăng, giống như tìm kim trong đống cỏ khô. Điều này liên quan đến việc sử dụng lý thuyết hỗn loạn", ông nói thêm.
Belbruno cho biết lý thuyết hỗn loạn là một lĩnh vực rất phức tạp, phức tạp đến mức có thể mất cả đời để cố gắng giải quyết vấn đề này.
"Ngoài ra, không có cuốn sách nào về chủ đề này. Cảm thấy áp lực, tôi đã sử dụng một cách thực sự không chính thống để cố gắng tìm ra những quỹ đạo như vậy", Belbruno nhớ lại.
"Vì tôi cũng là một nghệ sĩ, tôi nghĩ rằng nếu tôi vẽ một bức tranh về hệ thống Trái đất-Mặt trăng nhanh nhất có thể, thì tôi sẽ không phải suy nghĩ tích cực. Tiềm thức của tôi có thể giúp tôi và có lẽ sẽ tiết lộ một quỹ đạo như vậy trong các nét vẽ", Belbruno nói. "Đó là một nỗ lực rất xa vời, nhưng tôi chẳng mất gì để thử cả."
Với giấy màu pastel và phấn màu, Belbruno đã nhanh chóng vẽ một bức tranh về hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng, sử dụng nhiều màu sắc khác nhau.
"Tôi nhận thấy rằng các nét cọ tạo ra các vùng xung quanh Trái Đất và cả xung quanh Mặt Trăng", Belbruno nói, "và tôi thấy một số nét cọ tối màu đi từ vùng Trái Đất đến vùng xung quanh Mặt Trăng. Liệu những nét cọ này có thể mang lại cho tôi sự chuyển giao mà tôi mong muốn không?"
Belbruno cho biết ông đã ước tính được vận tốc ban đầu và vị trí mà một quỹ đạo sẽ có từ các nét cọ gần Trái Đất.
"Tôi đưa chúng vào chương trình mô phỏng quỹ đạo JPL và để chương trình mô phỏng số quỹ đạo mà điều kiện ban đầu này sẽ tạo ra", Belbruno cho biết. "Tôi vô cùng ngạc nhiên và sửng sốt khi nó tự động bay đến mặt trăng và vào quỹ đạo Mặt trăng! Đây là lần đầu tiên phát hiện ra sự chuyển giao bắt giữ đạn đạo".
Trên thực tế, các vùng xung quanh Trái đất và Mặt trăng đã tiết lộ nơi tồn tại các quỹ đạo như vậy, Belbruno nói thêm, và hiện được gọi là các vùng ranh giới ổn định yếu.
Phần thưởng Pastel
Phần thưởng Pastel là tìm ra một thuật toán số chính xác để tạo ra các quỹ đạo này cho dự án LGAS. Tuy nhiên, phải mất hai năm để chuyển giao kết quả lên Mặt trăng trong mô phỏng.Mặc dù NASA cảm thấy quá lâu để có thể hữu ích, Belbruno chỉ ra rằng thiết kế này đã được sử dụng cho sứ mệnh Mặt trăng đầu tiên trong Nhiệm vụ nghiên cứu công nghệ nhỏ tiên tiến (SMART-1) của ESA. Được phóng vào năm 2003, SMART-1 sử dụng hệ thống đẩy điện mặt trời và được trang bị một số thiết bị thu nhỏ.
Belbruno đã thực hiện ba phiên bản tác phẩm nghệ thuật phấn màu của mình tại thời điểm đó và phiên bản chính đang được trưng bày tại triển lãm ESA, do nghệ sĩ tặng cho ESOC.
"Đây có thể là lần đầu tiên một bức tranh được sử dụng trực tiếp để tạo ra một khám phá khoa học/toán học", Belbruno cho biết.
"ESA đánh giá cao tác phẩm nghệ thuật của tôi vì nó cho thấy nghệ thuật có thể ảnh hưởng trực tiếp đến khoa học và toán học như thế nào. Chúng cho thấy sự bao la của thiên nhiên và không gian từ một người trong cả khoa học, toán học và nghệ thuật với tư cách là một họa sĩ."
Góc nhìn độc đáo
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:— Những điều tôi học được từ hố đen ở Los Angeles
— Tàu vũ trụ khoa học viễn tưởng giúp ra mắt triển lãm Bảo tàng nghệ thuật NYC
— Bước vào bên trong tác phẩm nghệ thuật thực tế ảo lấy cảm hứng từ Kính viễn vọng không gian James Webb
Thực tế, Belbruno cho biết, việc chuyển giao bắt giữ đạn đạo hiện được sử dụng trong nhiều sứ mệnh lên mặt trăng, với sứ mệnh đầu tiên là của Nhật Bản Nhiệm vụ Hiten năm 1991 đã tiến hành tới 10 thí nghiệm xoay ngang qua Mặt Trăng, đi vào quỹ đạo Mặt Trăng vào tháng 2 năm 1992.
"Nhân tiện, tôi chưa bao giờ nói với JPL vào thời điểm đó rằng tôi đã sử dụng một bức tranh để tìm ra quỹ đạo này ban đầu", Belbruno nói.
Các tác phẩm khác của nhà vật lý thiên văn/họa sĩ bao gồm "Năng lượng vi sóng của vũ trụ" - một bức tranh thực tế về bức xạ nền vi sóng của vụ nổ lớn dựa trên hình ảnh do Tàu thăm dò dị hướng vi sóng Wilkinson (WMAP) của NASA và các sứ mệnh quan sát không gian Planck của ESA tạo ra.
"Những bức tranh này và những bức tranh khác mang lại ấn tượng về vũ trụ của chúng ta mà khoa học không thể cung cấp và mang đến một góc nhìn độc đáo", Belbruno nói.
Để biết thêm thông tin về "lướt trên trường hấp dẫn" và du hành vũ trụ tiết kiệm nhiên liệu, hãy xem cuốn sách "Bay tôi lên Mặt trăng: Hướng dẫn của Người trong cuộc về Khoa học mới về Du hành vũ trụ" (2007) của Nhà xuất bản Đại học Princeton.
