Ảnh: ESA
Sau gần 3 thập kỷ chờ đợi (1996-2022), James Webb - kính viễn vọng không gian mạnh nhất lịch sử, sở hữu độ phân giải cao chưa từng có đã tiến thẳng vào không gian và 'sống sót' ngoạn mục sau sứ mệnh tự lắp ráp kéo dài 2 tuần của nó khi đang bay ngoài vũ trụ.
Ngày 25/12/2021, Kính viễn vọng Không gian James Webb trị giá 10 tỷ đô la Mỹ do 17 quốc gia hợp tác phát triển đã được tên lửa đẩy Ariane 5 phóng thẳng lên vũ trụ từ bãi phóng ở Kourou, Guiana thuộc Pháp.
Sau khi thoát khỏi Trái Đất, 'siêu cỗ máy' nặng hơn 6 tấn và lớn bằng một sân tennis đã quay, kéo dài và xoay các bộ phận của nó thành cấu hình cuối cùng ngay trong không gian - một sự biến đổi khó khăn được thực hiện trong khi nó đang bay đến một điểm trong không gian cách đó 1.609.344 km.
KỶ NGUYÊN KHÁM PHÁ VŨ TRỤ MỚI: BẮT ĐẦU
Từ cuộc triển khai đầy nguy hiểm liên quan đến hàng trăm bước thực hiện tự lắp ráp trong hành trình bay đến không gian - James Webb sắp đưa lịch sử khám phá không gian của loài người sang một trang mới.
Đối với đội ngũ các nhà khoa học và kỹ sư quốc tế làm việc trong sứ mệnh Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), và đối với những người đam mê không gian trên toàn thế giới, đó là một sứ mệnh kéo dài 15 ngày cực kỳ căng thẳng, một mất-một còn.
Cấu hình hoàn chỉnh của Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST): Nặng 6 tấn; rộng ngang 1 sân tennis; trị giá 10 tỷ USD; Xây dựng từ 1996-2022; thực hiện sứ mệnh trong 10 năm hơn. Nguồn: NASA's James Webb Space Telescope via Flickr
Kính thiên văn James Webb phải thực hiện từng bước một cách hoàn hảo, và mặc dù các kỹ sư đã diễn tập trình tự được biên soạn cẩn thận trên Trái Đất trước đó, nhưng không có gì báo trước James Webb sẽ thực hiện như thế nào khi nó đi vào không gian. Một sai lầm trong việc triển khai sẽ khiến 'siêu cỗ máy' 10 tỷ USD rơi vào kết cục tàn khốc: Phát nổ trong không gian.
Nhưng vào ngày 8/1/2022, cánh gương cuối cùng (quan trọng nhất) của kính viễn vọng James Webb đã được triển khai. Nó đã sống sót trong không gian một cách hoàn hảo! Bắt đầu một kỷ nguyên mới khám phá mọi giai đoạn của lịch sử vũ trụ.
NASA cho biết, trong khoảng 5 tháng tới, các nhóm các nhà khoa học ở Trái Đất sẽ hoàn thành thử nghiệm và tinh chỉnh kính viễn vọng không gian James Webb từ xa để chuẩn bị cho những quan sát khoa học đầu tiên nó.
Sau khi vừa tự bay vừa tự hoàn tất quá trình lắp ráp trong không gian, James Webb sẽ có khả năng quan sát vũ trụ qua thời gian vũ trụ, ghi lại hình ảnh của các vật thể đã hình thành hơn 13 tỷ năm trước.
Nhiệm vụ của James Webb là kể câu chuyện quá khứ của vũ trụ — quay ngược thời gian và nghiên cứu vũ trụ sơ sinh, một vương quốc bức xạ, đầy hỗn loạn và nóng bỏng mà từ đó các ngôi sao, thiên hà, hành tinh và con người xuất hiện bằng cách nào đó.
Trong 2 tuần nữa, James Webb sẽ đến điểm đến cuối cùng, một điểm trong không gian được gọi là L2, cách Trái Đất 1.609.344 km - một khoảng cách gấp hơn 4 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt trăng.
Biểu đồ thể hiện 5 điểm Lagrangian (viết tắt là L) trong Hệ Mặt trời-Trái đất. Trong đó kính viễn vọng không gian James Webb sẽ đến điểm L2 để nghiên cứu vũ trụ. Nguồn: NASA
Đó là một khởi đầu tốt đẹp cho một sứ mệnh có nhiều trở ngại của James Webb.
Trước đó, dự án chế tạo Kính viễn vọng Không gian James Webb khởi phát năm 1996 và dự kiến phóng vào vũ trụ năm 2007. Tuy nhiên, James Webb đã phải chịu gánh nặng từ nhiều lần trì hoãn do ngân sách tăng cao, do những trục trặc nội bộ từ phía con người. Cuối cùng, sau gần 3 thập kỷ miệt mài làm việc và vượt qua mọi khó khăn về tài chính, Kính viễn vọng Không gian James Webb đã sải cánh vào không gian.
Không để con người phải thất vọng, nó đã tự mình hoàn thành quá trình lắp ráp trong không gian, mở ra hy vọng cho con người hiểu về lịch sử của vũ trụ.
"Đó là một kỳ tích. Một cột mốc đáng kinh ngạc cho loài người trong hành trình khám phá vũ trụ. Bạn hãy nhìn vào sự hoàn hảo phi thường mà James Webb đã đạt được. Đằng sau nó là hàng trăm bộ óc miệt mài làm việc, là những khó khăn kéo dài hàng thập kỷ. Cuối cùng, lịch sử đã được tạo lập" - Thomas Zurbuchen, phó giám đốc điều hành NASA vui mừng cho biết.
CHI TIẾT SỨ MỆNH MỘT MẤT-MỘT CÒN CỦA JAMES WEBB
27 phút sau khi được tên lửa đẩy Ariane 5 phóng vào vũ trụ, Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) nhẹ nhàng ngắt kết nối với tầng trên của Ariane 5, nơi được trang bị camera ghi lại cảnh James Webb đang tự trôi đi trong không gian.
Đó là lần cuối cùng con người có thể nhìn thấy toàn cảnh JWST ở bất kỳ chi tiết nào, mặc dù các nhà thiên văn học thuộc dự án vẫn theo dõi dấu vết ánh sáng yếu ớt của nó trong suốt hành trình đến L2 cách xa Trái Đất 16 triệu km.
Ngay trước khi nó vượt ra ngoài tầm quan sát của camera, JWST đã mở rộng bảng điều khiển năng lượng Mặt trời của nó và bắt đầu thu năng lượng từ Mặt trời. Nếu không có bước quan trọng đầu tiên đó, sẽ không có bất kỳ sứ mệnh nào tiếp theo.
Kỹ sư triển khai của NASA, Alphonso Stewart, nói với các phóng viên vào ngày 4/12022: "Nếu không có điện, JWST sẽ chỉ như 'cục sắt' 6 tấn mà thôi".
Sau bước thu năng lượng Mặt trời của JWST, các nhà khoa học và kỹ sư biết rằng phần khó khăn nhất của cuộc hành trình vẫn còn ở phía trước.
1. 15 ngày 'nghẹt thở'
- Sau khi hoàn thành, JWST cao khoảng 3 tầng nhà, toàn bộ phần diện tích của nó bao phủ hết một sân tennis. Kính viễn vọng không gian này lớn đến nỗi nó không thể thực hiện chuyến du hành vào vũ trụ ở cấu hình hoàn chỉnh của nó. Do đó, nó phải vừa thu năng lượng Mặt trời để bay đến L2, vừa phải tự lắp ráp trong khi bay.
Các kỹ sư của các cơ quan vũ trụ của Mỹ, châu Âu, Canada... đã gấp chiếc gương chính rộng 6,6 mét của nó lại, nhét cùngchiếc gương phụ nhỏ hơn, rồi cuộn lại và xếp gọn vào tấm chắn tia Mặt trời dài tổng 21 mét của JWST.
Lớp vật liệu 5 lớp mỏng manh đó (tấm chắn tia Mặt trời) giúp giữ cho các thiết bị khoa học được làm lạnh đến âm 233 độ C, cho phép chúng theo dõi các dấu hiệu hồng ngoại mờ nhạt của các ngôi sao và thiên hà sớm nhất của vũ trụ 13 tỉ năm trước.
Cấu tạo cơ bản của Kính viễn vọng không gian James Webb (click vào hình ảnh để xem rõ hơn).
Kỹ sư Jane Rigby của NASA cho biết: "Tấm chắn tia Mặt trời là một trong những thứ phức tạp nhất mà chúng tôi đưa vào không gian. Tất cả được đóng gói chặt chẽ bằng các chốt để kính thiên văn không bị rung lắc. Khi JWST đã đi đúng lộ trình, nó bắt đầu giải phóng tất cả các chốt đó và triển khai các thành phần khác nhau của tấm chắn tia Mặt trời — một bước nhảy mạo hiểm chứa 344 điểm có thể xảy ra lỗi".
- Tiếp theo đó, việc mở tấm chắn tia Mặt trời là nhiệm vụ thách thức nhất. Nó cần phải được mở ra và kéo căng, từng lớp, từng lớp mà không bị dính hoặc mắc kẹt, giống như việc lắp ráp một chiếc thuyền buồm — nhưng lắp thuyền buồm thì do con người làm trên Trái Đất, còn trường hợp này là ở trong không gian, bằng robot và buộc phải không có bất kỳ sai số nào.
Từng bước, mọi thứ diễn ra theo đúng kế hoạch. Trong hơn 26 giờ, dây cáp, ròng rọc, bộ truyền động và động cơ đã dẫn hướng và kéo dài 5 lớp mỏng đó đó thành một cánh buồm 6 góc để che chắn kính viễn vọng khỏi tia Mặt trời và Trái đất.
Khi kiểm soát sứ mệnh ở thành phố Baltimore, bang Maryland (Mỹ), Đội ngũ kỹ sư tại Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng không gian không thể nhìn thấy quá trình bung tấm chắn tia Mặt trời diễn ra — nhưng họ có thể biết nó diễn ra tốt như thế nào dựa trên cường độ dòng điện mà các động cơ đã hút, độ cứng của chúng, thời gian chúng chạy và cách kính thiên văn phản ứng, truyền về mặt đất.
Đến trưa ngày 4/1/2022, việc triển khai các tấm chắn tia Mặt trời đã được tuyên bố là thành công. Kỹ sư Alphonso Stewart nói với các phóng viên, đây là lần đầu tiên con người triển khai một hệ thống như thế này trong không gian.
- Sau đó, James Webb phải triển khai hệ thống mở 2 cánh của mặt gương khổng lồ. Đây là vật cần thiết để tập trung tất cả ánh sáng thu thập được vào các máy dò. Nếu không có nó, 'mắt thần' của James Webb sẽ chỉ là một tấm gương beryllium lớn, tráng vàng lơ lửng trong không gian.
Cuối cùng, vào ngày 8/1/2022, đôi cánh khổng lồ của chiếc gương chính đã hoàn thành việc mở ra và được khóa vào vị trí cố định.
"Chúc mừng loài người, chúng ta đã có một đài quan sát JWST được triển khai đầy đủ. Lịch sử khám phá vũ trụ bước sang trang mới" - Carl Starr, Giám đốc điều hành sứ mệnh, thông báo sau khi JWST hoàn thành sứ mệnh tự lắp ráp kéo dài 15 ngày trong không gian.
2. Tung hoành không gian
Khi JWST tiếp tục hành trình đến L2, các nhà khoa học và kỹ sư đang chuẩn bị cho kính viễn vọng James Webb sẵn sàng nhìn vào vũ trụ. Họ cũng đang xem xét một nhiệm vụ có khả năng kéo dài lâu hơn nhiều so với dự đoán ban đầu là 10 năm của James Webb.
Bởi hệ thống tên lửa đẩy Ariane 5 đã đưa JWST vào quỹ đạo hoàn hảo đến mức giúp JWST chỉ cần phải tiêu thụ một lượng nhiên liệu không nhiều trong hành trình đến L2.
Mặc dù nhiên liệu không phải là yếu tố duy nhất có thể hạn chế thời gian tồn tại của sứ mệnh JWST, nhưng đó là một yếu tố quan trọng. Hiện tại, NASA sẽ không đưa ra con số chính xác về thời gian tồn tại của thùng nhiên liệu đó, nhưng các nhà đứng đầu dự án rất lạc quan.
Giám đốc chương trình JWST Greg Robinson cho biết: "Chúng tôi biết JWST có nhiều nhiên liệu đủ dùng trong hơn 10 năm. Điều đó giúp JWST có thể mở rộng sứ mệnh dự kiến ban đầu chỉ 10 năm".
Không giống như Kính viễn vọng Không gian Hubble — đã được sửa chữa nhiều lần bởi các phi hành gia — JWST sẽ ở quá xa để con người có thể chạm tới nó. Nhưng nhờ hành trình xa vạn dặm đó, JWST hứa hẹn sẽ mang lại cho con người những kiến thức chưa từng có về vũ trụ.
Dẫu không thể nói chính xác những gì JWST có thể nhìn thấy trong hành trình 10 năm tiếp theo của nó ngoài không gian, nhưng với 'mắt khổng lồ' của nó nhìn thật sâu vào các thiên hà cổ đại, vào thế giới ngoài hành tinh, vào các ngôi sao khổng lồ... thì loài người càng có nhiều khả năng khám phá ra điều gì đó mà chúng ta còn chưa từng tưởng tượng được!
JAMES WEBB: NGƯỜI NASA ĐẶT TÊN CHO JWST LÀ AI?
James Webb tên đầy đủ là James E. Webb (1906 – 1992). Ông từng là người điều hành NASA non trẻ từ năm 1961 đến 1968.
Năm 2002, Kính viễn vọng Không gian Thế hệ Tiếp theo (NGST) được NASA đổi tên thành Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) như một lời tri ân dành cho ông.
Người đàn ông mà NASA đã chọn tên để đặt cho người kế nhiệm Kính viễn vọng Không gian Hubble có liên quan nhiều nhất đến chương trình Mặt trăng Apollo, chứ không phải khoa học.
Quản trị viên thứ hai của NASA - James E. Webb (1906 – 1992). Ảnh: NASA
Mặc dù Tổng thống John Kennedy nung nấu kế hoạch Mỹ phải đưa con người lên Mặt Trăng sau khi thập kỷ 1960 kết thúc, nhưng James E. Webb lại tin rằng chương trình không gian phải vượt trên cả một cuộc chạy đua chính trị.
Ông tin rằng NASA phải đạt được sự cân bằng giữa chuyến bay của con người vào không gian và phục vụ mục đích vì khoa học. Bởi sự kết hợp như vậy sẽ đóng vai trò như một chất xúc tác để củng cố kiến thức và ngành công nghiệp hàng không vũ trụ của quốc gia.
Dưới sự chỉ đạo của James E. Webb, NASA đã thực hiện một trong những dự án ấn tượng nhất trong lịch sử khi đưa con người đổ bộ Mặt Trăng năm 1969 thông qua sứ mệnh Apollo 11.
Vào thời kỳ đỉnh cao của chương trình Apollo, NASA có 35.000 nhân viên và hơn 400.000 nhà thầu tại hàng nghìn công ty và trường đại học trên khắp nước Mỹ.
Như Quản trị viên NASA Sean O'Keefe đã nói khi công bố tên mới cho kính viễn vọng không gian thế hệ tiếp theo (NGST) rằng: "Thật phù hợp khi người kế nhiệm của Hubble được đặt tên để vinh danh James Webb. Nhờ những nỗ lực của anh ấy, chúng ta đã có những cái nhìn đầu tiên về cảnh quan ấn tượng ngoài không gian. Ông ấy đã đưa quốc gia của chúng ta thực hiện chuyến hành trình khám phá đầu tiên, biến trí tưởng tượng của chúng ta thành hiện thực".
Bài viết sử dụng nguồn: Nationalgeographic, NASA
