Khi Mặt Trăng đi vào bóng tối của Trái Đất vào đêm thứ Năm đến thứ Sáu (ngày 13-14 tháng 3), người quan sát sẽ được chiêm ngưỡng hiện tượng nhật thực toàn phần "trăng máu". Nhưng với việc tàu vũ trụ Mặt Trăng sử dụng năng lượng từ Mặt Trời, làm sao chúng có thể tồn tại khi bị cắt khỏi Mặt Trời?
Đối với Tàu thăm dò Mặt Trăng (LRO) của NASA, vốn đã quay quanh Mặt Trăng từ năm 2009, thì đã đến lúc phải đóng chặt cửa lại.
"Các thiết bị khoa học của LRO và một số thành phần không cần thiết cho tàu vũ trụ sẽ bị tắt nguồn trong quá trình nguyệt thực toàn phần", Noah Petro, nhà khoa học dự án cho sứ mệnh LRO tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Space.com.
Mối nguy hiểm nằm ở pin của LRO. Tàu vũ trụ này sử dụng năng lượng mặt trời và dành phần ban ngày trong quỹ đạo kéo dài khoảng hai giờ quanh mặt trăng bằng cách sử dụng các mảng năng lượng mặt trời để sạc pin trên tàu, sau đó nó sẽ dựa vào pin này khi ở phía tối của mặt trăng. Tuy nhiên, NASA tiết lộ rằng đến năm 2018, hiệu suất của pin LRO đã giảm xuống còn 70% do liên tục sạc.
Trong nhật thực toàn phần diễn ra vào ngày 13-14 tháng 3, LRO sẽ chìm trong bóng tối — hoặc ở phía tối của mặt trăng hoặc trong bóng tối của Trái đất — trong 5 giờ 48 phút. Đó là một khoảng thời gian tương đối dài, nhưng Petro tin tưởng rằng pin của LRO có thể giúp tàu vũ trụ hoạt động.
"Trước khi vào nhật thực, chúng tôi sẽ sạc pin đến mức tối đa", ông nói. Để tránh tình trạng cạn kiệt năng lượng quá mức, mọi thiết bị khoa học trên tàu vũ trụ đều sẽ bị tắt. Trong quá trình nhật thực, nhiệt độ bên trong tàu vũ trụ có thể giảm xuống 23 độ F (âm 5 độ C), nhưng đối với camera góc rộng của tàu vũ trụ, được bảo vệ kém hơn, nó có thể lạnh tới âm 22 độ F (âm 30 độ C). Vì vậy, các bước sẽ được thực hiện trước để đảm bảo mọi thứ đều tươi sáng nhất có thể.
"Vì bóng tối cũng làm mát vệ tinh, chúng tôi sẽ làm nóng các thiết bị và tàu vũ trụ trước khi nhật thực", Petro cho biết. "Điều này đảm bảo lượng điện bổ sung từ máy sưởi trong quá trình nhật thực là tối thiểu trong khi vẫn duy trì các thành phần của tàu vũ trụ trong phạm vi nhiệt độ hoạt động bình thường và các thiết bị ở trên mức giới hạn sống sót".
Các biện pháp phòng ngừa được thực hiện cho nhật thực không phải lúc nào cũng quá quyết liệt như vậy. Trong các lần nhật thực trước đây, LRO đã có thể giữ cho một thiết bị được bật. Được gọi là Diviner, đây là máy đo bức xạ phát hiện bức xạ nhiệt từ bề mặt Mặt Trăng để nghiên cứu cách bề mặt Mặt Trăng ấm lên và nguội đi trong suốt một ngày trên Mặt Trăng.
Ý tưởng đằng sau việc giữ cho nó được bật trong suốt quá trình nguyệt thực là để nghiên cứu cách bề mặt Mặt Trăng nguội đi khi ở trong bóng tối của Trái Đất, điều này cung cấp thông tin về thành phần và phân bố kích thước của vật liệu trong lớp đất đá Mặt Trăng, bao gồm đá, các hạt nhỏ và bụi. Kích thước và thành phần của đá ảnh hưởng đến tốc độ nguội của chúng.
"Các phép đo của Diviner trong các lần nhật thực trước đó, đặc biệt là các khu vực mục tiêu, cho phép hiểu sâu hơn về bề mặt trên cùng của mặt trăng", Petro cho biết.
Trong lần nguyệt thực toàn phần vào ngày 8 tháng 10 năm 2014, Diviner đã quan sát cụ thể một miệng núi lửa có tên là Kepler và một "điểm lạnh" vào ban đêm trên mặt trăng. Cụ thể, các điểm lạnh là các khu vực xung quanh một số miệng núi lửa mà Diviner đã phát hiện ra nhiệt độ ban đêm mát mẻ bất thường.
Ngoài việc xác định sự phân bố kích thước của vật liệu bị đẩy ra khỏi miệng núi lửa trong quá trình va chạm, Diviner phát hiện ra rằng "điểm lạnh" ấm hơn 18 F (10 C) so với vật liệu xung quanh. Điều này cho thấy rằng lớp vật liệu xếp theo chiều dọc bên trong lớp đất mặt trăng có thể phức tạp hơn so với suy nghĩ trước đây, cho phép nó tỏa nhiệt ra ngoài với tốc độ khác so với môi trường xung quanh.
LRO không phải là sứ mệnh duy nhất đang hoạt động trên mặt trăng. Blue Ghost của Firefly Aerospace, sứ mệnh tư nhân thứ hai hạ cánh mềm trên mặt trăng, đã hạ cánh xuống Mare Crisium vào ngày 2 tháng 3 như một phần của chương trình Dịch vụ tải trọng thương mại trên Mặt trăng của NASA.
Liên quan: Tàu đổ bộ Blue Ghost tư nhân được tàu thăm dò quỹ đạo Mặt Trăng của NASA phát hiện trên Mặt Trăng (ảnh)
Blue Ghost mang theo 10 thí nghiệm của NASA được thiết kế để nghiên cứu bề mặt Mặt Trăng. Giống như LRO, tàu này sử dụng năng lượng mặt trời. Blue Ghost được thiết kế để chỉ hoạt động vào ban ngày, tức là khoảng hai tuần trên mặt trăng quay chậm. Thật vậy, Blue Ghost đã hạ cánh kịp lúc để ngắm bình minh. Khi mặt trời lặn, pin của tàu đổ bộ sẽ tắt, hệ thống sưởi sẽ tắt và cái lạnh của đêm Mặt Trăng có thể giết chết tàu vào giữa tháng 3.
Nhưng liệu Blue Ghost có tồn tại được lâu như vậy không? Mặt trời lặn tại địa điểm hạ cánh của Blue Ghost là vào ngày 16 tháng 3, nhưng nhật thực toàn phần sẽ xảy ra trước đó hai ngày và sẽ khiến tàu đổ bộ chìm vào bóng tối.
Nhiệm vụ có thể tồn tại trong nhiều giờ vào ban đêm Mặt Trăng chỉ bằng nguồn điện từ pin. Nhật thực toàn phần sẽ kéo dài tổng cộng 6 giờ 3 phút, nhưng chỉ có 65 phút trong số đó là nhật thực toàn phần, dưới cái gọi là bóng tối. Phần còn lại của nhật thực sẽ diễn ra trong bóng tối một phần, nơi một số ánh sáng mặt trời chiếu tới bề mặt.
Thật vậy, nhóm Firefly Aerospace rất tự tin rằng Blue Ghost sẽ sống sót sau nhật thực đến nỗi họ dự định chụp những bức ảnh có độ phân giải cao về sự kiện này từ bề mặt Mặt Trăng trong khi tàu đổ bộ nằm trong bóng tối của Trái Đất. Nói cách khác, trên Mặt Trăng, Blue Ghost sẽ chứng kiến một nhật thực toàn phần!
Vì vậy, khi bạn nhìn lên Mặt Trăng trong khi bóng tối của Trái Đất di chuyển qua nó vào đêm 13-14 tháng 3, hãy dành một suy nghĩ cho những tàu thăm dò không gian cô đơn, dễ bị tổn thương phải chiến đấu trong bóng tối để sinh tồn.
Đối với Tàu thăm dò Mặt Trăng (LRO) của NASA, vốn đã quay quanh Mặt Trăng từ năm 2009, thì đã đến lúc phải đóng chặt cửa lại.
"Các thiết bị khoa học của LRO và một số thành phần không cần thiết cho tàu vũ trụ sẽ bị tắt nguồn trong quá trình nguyệt thực toàn phần", Noah Petro, nhà khoa học dự án cho sứ mệnh LRO tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Space.com.
Mối nguy hiểm nằm ở pin của LRO. Tàu vũ trụ này sử dụng năng lượng mặt trời và dành phần ban ngày trong quỹ đạo kéo dài khoảng hai giờ quanh mặt trăng bằng cách sử dụng các mảng năng lượng mặt trời để sạc pin trên tàu, sau đó nó sẽ dựa vào pin này khi ở phía tối của mặt trăng. Tuy nhiên, NASA tiết lộ rằng đến năm 2018, hiệu suất của pin LRO đã giảm xuống còn 70% do liên tục sạc.
Trong nhật thực toàn phần diễn ra vào ngày 13-14 tháng 3, LRO sẽ chìm trong bóng tối — hoặc ở phía tối của mặt trăng hoặc trong bóng tối của Trái đất — trong 5 giờ 48 phút. Đó là một khoảng thời gian tương đối dài, nhưng Petro tin tưởng rằng pin của LRO có thể giúp tàu vũ trụ hoạt động.
"Trước khi vào nhật thực, chúng tôi sẽ sạc pin đến mức tối đa", ông nói. Để tránh tình trạng cạn kiệt năng lượng quá mức, mọi thiết bị khoa học trên tàu vũ trụ đều sẽ bị tắt. Trong quá trình nhật thực, nhiệt độ bên trong tàu vũ trụ có thể giảm xuống 23 độ F (âm 5 độ C), nhưng đối với camera góc rộng của tàu vũ trụ, được bảo vệ kém hơn, nó có thể lạnh tới âm 22 độ F (âm 30 độ C). Vì vậy, các bước sẽ được thực hiện trước để đảm bảo mọi thứ đều tươi sáng nhất có thể.
"Vì bóng tối cũng làm mát vệ tinh, chúng tôi sẽ làm nóng các thiết bị và tàu vũ trụ trước khi nhật thực", Petro cho biết. "Điều này đảm bảo lượng điện bổ sung từ máy sưởi trong quá trình nhật thực là tối thiểu trong khi vẫn duy trì các thành phần của tàu vũ trụ trong phạm vi nhiệt độ hoạt động bình thường và các thiết bị ở trên mức giới hạn sống sót".
Các biện pháp phòng ngừa được thực hiện cho nhật thực không phải lúc nào cũng quá quyết liệt như vậy. Trong các lần nhật thực trước đây, LRO đã có thể giữ cho một thiết bị được bật. Được gọi là Diviner, đây là máy đo bức xạ phát hiện bức xạ nhiệt từ bề mặt Mặt Trăng để nghiên cứu cách bề mặt Mặt Trăng ấm lên và nguội đi trong suốt một ngày trên Mặt Trăng.
Ý tưởng đằng sau việc giữ cho nó được bật trong suốt quá trình nguyệt thực là để nghiên cứu cách bề mặt Mặt Trăng nguội đi khi ở trong bóng tối của Trái Đất, điều này cung cấp thông tin về thành phần và phân bố kích thước của vật liệu trong lớp đất đá Mặt Trăng, bao gồm đá, các hạt nhỏ và bụi. Kích thước và thành phần của đá ảnh hưởng đến tốc độ nguội của chúng.
"Các phép đo của Diviner trong các lần nhật thực trước đó, đặc biệt là các khu vực mục tiêu, cho phép hiểu sâu hơn về bề mặt trên cùng của mặt trăng", Petro cho biết.
Trong lần nguyệt thực toàn phần vào ngày 8 tháng 10 năm 2014, Diviner đã quan sát cụ thể một miệng núi lửa có tên là Kepler và một "điểm lạnh" vào ban đêm trên mặt trăng. Cụ thể, các điểm lạnh là các khu vực xung quanh một số miệng núi lửa mà Diviner đã phát hiện ra nhiệt độ ban đêm mát mẻ bất thường.
Ngoài việc xác định sự phân bố kích thước của vật liệu bị đẩy ra khỏi miệng núi lửa trong quá trình va chạm, Diviner phát hiện ra rằng "điểm lạnh" ấm hơn 18 F (10 C) so với vật liệu xung quanh. Điều này cho thấy rằng lớp vật liệu xếp theo chiều dọc bên trong lớp đất mặt trăng có thể phức tạp hơn so với suy nghĩ trước đây, cho phép nó tỏa nhiệt ra ngoài với tốc độ khác so với môi trường xung quanh.
Điều gì sẽ xảy ra với Blue Ghost?
LRO không phải là sứ mệnh duy nhất đang hoạt động trên mặt trăng. Blue Ghost của Firefly Aerospace, sứ mệnh tư nhân thứ hai hạ cánh mềm trên mặt trăng, đã hạ cánh xuống Mare Crisium vào ngày 2 tháng 3 như một phần của chương trình Dịch vụ tải trọng thương mại trên Mặt trăng của NASA.
Liên quan: Tàu đổ bộ Blue Ghost tư nhân được tàu thăm dò quỹ đạo Mặt Trăng của NASA phát hiện trên Mặt Trăng (ảnh)
Blue Ghost mang theo 10 thí nghiệm của NASA được thiết kế để nghiên cứu bề mặt Mặt Trăng. Giống như LRO, tàu này sử dụng năng lượng mặt trời. Blue Ghost được thiết kế để chỉ hoạt động vào ban ngày, tức là khoảng hai tuần trên mặt trăng quay chậm. Thật vậy, Blue Ghost đã hạ cánh kịp lúc để ngắm bình minh. Khi mặt trời lặn, pin của tàu đổ bộ sẽ tắt, hệ thống sưởi sẽ tắt và cái lạnh của đêm Mặt Trăng có thể giết chết tàu vào giữa tháng 3.
Nhưng liệu Blue Ghost có tồn tại được lâu như vậy không? Mặt trời lặn tại địa điểm hạ cánh của Blue Ghost là vào ngày 16 tháng 3, nhưng nhật thực toàn phần sẽ xảy ra trước đó hai ngày và sẽ khiến tàu đổ bộ chìm vào bóng tối.
Nhiệm vụ có thể tồn tại trong nhiều giờ vào ban đêm Mặt Trăng chỉ bằng nguồn điện từ pin. Nhật thực toàn phần sẽ kéo dài tổng cộng 6 giờ 3 phút, nhưng chỉ có 65 phút trong số đó là nhật thực toàn phần, dưới cái gọi là bóng tối. Phần còn lại của nhật thực sẽ diễn ra trong bóng tối một phần, nơi một số ánh sáng mặt trời chiếu tới bề mặt.
Thật vậy, nhóm Firefly Aerospace rất tự tin rằng Blue Ghost sẽ sống sót sau nhật thực đến nỗi họ dự định chụp những bức ảnh có độ phân giải cao về sự kiện này từ bề mặt Mặt Trăng trong khi tàu đổ bộ nằm trong bóng tối của Trái Đất. Nói cách khác, trên Mặt Trăng, Blue Ghost sẽ chứng kiến một nhật thực toàn phần!
Vì vậy, khi bạn nhìn lên Mặt Trăng trong khi bóng tối của Trái Đất di chuyển qua nó vào đêm 13-14 tháng 3, hãy dành một suy nghĩ cho những tàu thăm dò không gian cô đơn, dễ bị tổn thương phải chiến đấu trong bóng tối để sinh tồn.
