Những điều bạn nên biết về tàu vũ trụ Juno

Một tàu thăm dò nhỏ sẽ bắt đầu một sứ mệnh lớn vào ngày Độc lập Hoa Kỳ năm nay. Phi thuyền Juno được phóng lên vào năm 2011, nó đã du hành trong không gian với khoảng cách hơn 2,8 tỷ cây số để tiếp cận được với hành tinh lớn nhất hệ Mặt Trời.

[Ftvh] Những điều bạn nên biết về tàu vũ trụ Juno.
Những điều bạn nên biết về tàu vũ trụ Juno.

Tàu vũ trụ này sẽ thu thập được những dữ liệu mà từ Trái Đất sẽ bị hạn chế và không nghiên cứu được, như thời tiết trong khí quyển, đặc tính từ trường và lịch sử hình thành của hành tinh. Nếu sứ mệnh này thành công, nó sẽ là sứ mệnh có thời gian thực hiện lâu dài thứ hai sau phi thuyền Galileo vào cuối những năm 90 và đầu những năm thế kỷ 21. Tuy nhiên, có lẽ thời gian hoạt động của Juno sẽ ngắn hơn nhiều, vì dự kiến nó sẽ tìm hiểu về sự tác động của Sao Mộc vào tháng 2 năm 2018.

   Lịch sử phát triển 

Juno là một trong ba tàu thăm dò thuộc chương trình thám hiểm New Frontiers của NASA, hai tàu khác là New Horizons đã bay tới Pluto (hành tinh lùn Diêm Vương) vào tháng 7 năm 2015 và OSIRIS-REx dự kiến sẽ được bay tới thiên thạch 101955 Bennu vào năm 2020 để thu thập mẫu đất và gởi về Trái Đất.

Chương trình New Frontiers được NASA khởi động vào năm 2003 với quy mô 1 tỷ Mỹ kim cho mỗi một dự án được phát triển và ra mắt công chúng. Dự án thứ tư dự kiến sẽ được ra mắt vào năm 2017 và được khởi động vào năm 2024.

Chi phí đặt ra ban đầu cho Juno ước tính khoảng 700 triệu dollar Mỹ nếu nó được phóng đi vào năm 2009, nhưng do chính phủ Hoa Kỳ phải hạn chế ngân sách dẫn tới việc trì hoãn ngày phóng, và việc thay đổi tên lửa phóng thành Atlas V với bản cấu hình 551 đã khiến chi phí dự án thành 1,1 tỷ dollar Mỹ.

Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ đã xác định sứ mệnh thăm dò Sao Mộc là một ưu tiên vào năm 2003 khi họ thực hiện cuộc khảo sát thường kỳ mỗi mười năm của mình. Những câu hỏi được đặt ra và cần trả lời trong nhiệm vụ này là :
• Sao Mộc có một lõi rắn ở tâm không? Lõi này (có thể) sẽ giúp trả lời cách hành tinh được hình thành.
• Bao nhiêu nước trong khí quyển của nó? Nước giúp hiểu được hành tinh khổng lồ được tạo ra như thế nào.
• Làm thế nào thời tiết vẫn diễn ra ổn định trên một hành tinh khổng lồ như thế ?
• Bản chất của từ trường và plasma xung quanh Sao Mộc là gì ?

Vậy là Juno đã được chính thức lựa chọn để phát triển vào năm 2005, dự kiến được ra mắt vào năm 2008 nhưng bị trì hoãn đến 2011 do hạn hẹp về ngân sách của nhà nước Hoa Kỳ. Việc trì hoãn khiến gia tăng chi phí; như tiền chi trả nhân sự và quản lý dự án sẽ càng tăng, và nhóm nghiên cứu làm việc cho Juno phải thay đổi lịch trình trên quãng đường đi của Juno. Không những thế, dự án phải giữ những nhà khoa học và kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao sau khi dự án được kéo dài thêm.






   Phóng lên và bay trong không gian 

Juno được phóng lên từ Trạm Không quân Cape Canaveral vào ngày 5 tháng 8 năm 2011, lúc này có tám phi thuyền khác đã bay tới Sao Mộc trong một thập kỷ trước đó. Tàu vũ trụ Juno sử dụng năng lượng Mặt Trời, trong khi thế hệ phi thuyền đi trước nó sử dụng năng lượng hạt nhân như plutonium và công nghệ cũ này đang được NASA hạn chế.

Thường thì những vệ tinh quay quanh Trái Đất hoặc làm việc gần Trái Đất sẽ sử dụng những tấm pin để cung cấp năng lượng, còn các tàu đi xa thì sẽ sử dụng máy phát năng lượng điện bởi đồng vị phóng xạ. Tuy nhiên, tàu vũ trụ Juno sử dụng năng lượng từ những tấm pin năng lượng Mặt Trời. Những tấm pin năng lượng Mặt Trời này là những tấm pin lớn nhất từng được sử dụng trên một tàu thăm dò hành tinh, nó sẽ đóng vai trò quan trọng không thể thiếu.

Tàu Juno được thiết kế với công nghệ sử dụng năng lượng Mặt Trời mới, có thể tiết kiệm tối đa năng lượng để dự trữ và sử dụng trong những lúc tàu nằm sau bóng của Sao Mộc, bị khuất ánh sáng Mặt Trời. Tàu Juno cũng là tàu phá kỷ lục của tất cả những phi thuyền sử dụng năng lượng Mặt Trời đi xa nhất, kỷ lục trước đó là của sứ mệnh Rosetta khi khám phá sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko ở bên ngoài Sao Hỏa vào năm 2014.

Trước khi giữ trạng thái ổn định, Juno đã đi với tốc độ 3,9 cây số mỗi giây khi nó bay qua Trái Đất vào 9 tháng 10 năm 2013. Lúc này nó đã chụp hình lại hành tinh của chúng ta và những máy thu tín hiệu vô tuyến nghiệp dư cũng nghe được tín hiệu phát đi từ nó, đây là một phần trong việc thử nghiệm tiếp cận tín hiệu vô tuyến từ Juno.

Vào tháng 2 năm 2016, Juno đã thực hiện một thuật toán nhỏ để chuẩn bị thật tốt cho việc tiếp cận vào ngày 4 tháng 7 tới đây. Ngày Độc lập Hoa Kỳ là một ngày tốt để các sứ mệnh thực hiện việc hạ cánh, như Mars Pathfinder và Sojourner cập bến Sao Hỏa năm 1997, kế hoạch va chạm với sao chổi Tempel 1 mang tên Deep Impact vào năm 2005.

Viking 1 – tàu đổ bộ đầu tiên của NASA lên Sao Hỏa cũng đã đáp lên hành tinh đỏ vào ngày Độc lập năm 1976, nhưng vị trí này quá khó để làm việc, nên nó đã hạ cánh một lần nữa ở vị trí khác vào 20 tháng 7 năm 1976 – ngày mà bảy năm trước đó con người đã đặt chân lần đầu lên Mặt Trăng.

   Một giai đoạn lâu dài làm việc với Sao Mộc 

Có những tàu vũ trụ trong quá khứ đã bay ngang Sao Mộc và sử dụng lực tương tác từ hành tinh này để đi tiếp những quãng đường xa hơn, như Pioneer 10 và 11, Voyager 1 và 2, và New Horizons. Những tàu vũ trụ này chỉ bay ngang và có thời gian ngắn ngủi để ngắm nhìn Sao Mộc, nhưng chúng đã có được những thông tin thú vị về Sao Mộc và những vệ tinh của nó. Thí dụ tàu New Horizons đã bắt gặp được một sự bùng nổ lớn trên núi lửa ở vệ tinh Io (i ngắn o).






Tuy nhiên, cho đến nay chỉ có một sứ mệnh ở lại Sao Mộc lâu dài, là Galileo. Sau khi được phóng đi từ tàu con thoi Atlantis vào tháng 10 năm 1989, Galileo đến Sao Mộc vào năm 1995 và có tám năm để nghiên cứu hành tinh khí cùng các mặt trăng của nó.

Những khám phá của sứ mệnh Galileo bao gồm việc tìm kiếm các đại dương nước mặn có khả năng tồn tại bên dưới lớp vỏ của vệ tinh Europa, Callisto và Ganymede. Sứ mệnh cũng gởi một tàu thăm dò vào khí quyển Sao Mộc. Gần một thập kỷ làm việc ở Sao Mộc, các nhà khoa học đã có cơ hội ngắm nhìn cận cảnh và lâu dài hành tinh lớn nhất hệ Mặt Trời.

Juno sẽ không hạ cánh lên Sao Mộc, dĩ nhiên vì đây là hành tinh khí và không có chỗ nào chắc chắn để nó đáp. Nó sẽ không lao vào khí quyển của Sao Mộc và chỉ lơ lửng trên những đám mây để thăm dò. Những công nghệ cao được trang bị trên tàu vũ trụ này không mong đợi sẽ tồn tại lâu nếu có sơ suất, chỉ mất 78 phút để khí quyển của Mộc Tinh nghiền nát nó như một lon soda.

Khí quyển của Sao Mộc với khoảng 90% khí hydro và 10% khí heli cùng rất nhiều những chất hóa học khác, nó chỉ thiếu một khối lượng như những ngôi sao nên áp suất của nó không bao giờ đủ để thực hiện phản ứng nhiệt hạch và trở thành một ngôi sao.

Khi Juno đến Sao Mộc, nó sẽ quay quanh hành tinh này 37 lần ở độ cao khoảng 5000 km trong khoảng hai năm để thực hiện nghiên cứu. NASA đặt cược chắc chắn rằng tàu vũ trụ của mình sẽ ăn mừng sinh nhật 1 tuổi mà không bị hỏng hóc gì đáng kể.

Juno sẽ đi xa hơn những gì Galileo đã làm được, nó chỉ tập trung vào Sao Mộc và cố gắng trả lời được những câu hỏi sau đây :
• Khí quyển Sao Mộc chứa bao nhiêu nước ? Điều này quan trọng trong việc tìm ra lý giải cho việc hình thành hệ Mặt Trời một cách chính xác.
• Khí quyển của Sao Mộc như thế nào ? Cụ thể hơn là thuộc tính của từng lớp khí, thành phần khí, nhiệt độ và sự di chuyển của những đám mây. Hiểu được thời tiết của Sao Mộc sẽ giúp ta biết được về thời tiết của những hành tinh khí khác.
• Từ trường và lực hấp dẫn của Sao Mộc như thế nào ? Khám phá được điều này sẽ cung cấp cho những nhà khoa học những hiểu biết về cấu trúc ở lõi bên trong của Sao Mộc.
• Làm thế nào từ trường của Sao Mộc có thể ảnh hưởng tới bầu khí quyển của nó ? Một phần của nghiên cứu này sẽ dẫn tới việc hiểu biết thêm về cực quang.

Tên Juno được đặt từ một câu chuyện Thần thoại Hy Lạp - La Mã. Thần Zeus hay thần Jupiter là Chúa tể của các vị thần, ông làm một bức màn mây dày đặc bao xung quanh mình để làm những việc mà không muốn vợ ông biết, nhưng vợ ông là nữ thần Juno có thể nhìn xuyên qua những lớp mây đó và thấy được rõ ràng bản chất của thần Jupiter. Ý nghĩa là tàu Juno sẽ nhìn qua được bầu khí quyển của hành tinh Jupiter (Mộc Tinh) để hiểu được bản chất của hành tinh này.

Những điều bạn nên biết về tàu vũ trụ Juno Những điều bạn nên biết về tàu vũ trụ Juno Reviewed by Quang Niên on 6/27/2016 08:00:00 CH Rating: 5