Tàu vũ trụ cách Trái Đất 23 tỷ km đang làm gì

Voyager 2 được phóng đi từ Tổ hợp phóng không gian Mũi Canaveral (Mỹ) vào ngày 20/8/1977, và anh em song sinh của nó, Voyager 1 được phóng khoảng 2 tuần sau đó. Trong khi Voyager 1 tập trung vào Mộc tinh và Thổ tinh, Voyager 2 đã đến thăm cả 2 hành tinh này và thêm vào đó là Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh. Voyager 2 cũng là công cụ duy nhất của loài người đến khám phá 2 hành tinh này trong thế kỷ 20.

Tháng 11/2018, NASA thông báo rằng con tàu đã vượt qua rìa ngoài của Hệ Mặt Trời, còn Voyager 1 đã vượt qua ranh giới này từ năm 2012.

Cả Voyager 1 và 2 đều đang khám phá “vùng không gian giữa các vì sao”, khoảng không giữa các hệ sao khác nhau. Từ ứng dụng NASA Eyes on the Solar System, người xem có thể theo dõi quỹ đạo của các tàu, được cập nhật 5 phút một lần. Khoảng cách và vận tốc được cập nhật theo thời gian thực.

Những công cụ còn hoạt động sau 45 năm

Voyager 1 và Voyager 2 hiện cách Trái Đất khoảng 23 tỷ km. Vì Voyager 2 vốn là phương án dự phòng cho Voyager 1, 2 tàu có thiết kế giống nhau và có 10 công cụ khoa học. Đến nay, mỗi tàu còn 4 trong số các công cụ đang hoạt động.

Mô hình thử nghiệm, được trưng bày trong buồng mô phỏng không gian tại phòng thí nghiệm NASA năm 1976. Đây là bản sao của 2 tàu thăm dò không gian Voyager được phóng vào năm 1977. Ảnh: NASA/JPL-Caltech.

Thứ nhất là Cosmic Ray Subsystem (CRS), công cụ tìm kiếm các hạt năng lượng cao, thường xuất hiện trong các trường bức xạ cường độ cao bao quanh một số hành tinh như Mộc tinh. Các hạt này đi qua CRS và để lại dấu hiệu cho thấy chúng đã ở đi qua.

Công cụ này cung cấp thông tin về hàm lượng năng lượng, nguồn gốc, quá trình gia tốc và động lực học của các tia vũ trụ trong thiên hà, đồng thời giúp tìm hiểu quá trình tổng hợp hạt nhân của các nguyên tố trong các nguồn tia vũ trụ. CRS là công cụ đã giúp các Voyager đo được điện tích hạt trong từ quyển của Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh.

Low-Energy Charged Particle (LECP) là công cụ có thể được hình dung như một miếng gỗ, và các hạt mà nó ghi lại giống như những viên đạn. Đạn di chuyển càng nhanh thì xuyên qua gỗ càng sâu, và LECP tiết lộ tốc độ của các hạt. Số lượng “lỗ đạn” theo thời gian cho biết có bao nhiêu hạt từ gió Mặt Trời và từ các hành tinh, trong khi hướng đạn hằn lên gỗ cho biết hướng di chuyển của các hạt.

Mô phỏng Voyager 2 qua ứng dụng theo dõi trực tiếp thời gian thực của NASA. Ảnh: NASA.

Từ kế (MAG), có nhiệm vụ chính là đo lường những thay đổi trong từ trường của Mặt Trời theo khoảng cách và thời gian, để xác định xem mỗi hành tinh có từ trường hay không và cách các mặt trăng của chúng tương tác với các từ trường đó.

Cuối cùng là bộ công cụ giữ liên lạc với Trái Đất, Thiên văn vô tuyến (PRA) và Hệ thống sóng plasma (PWS) với bộ ăng-ten tạo thành hình chữ V. PWS bao phủ dải tần từ 10 Hz đến 56 kHz, còn bộ thu PRA có 2 dải tần, từ 20,4 kHz đến 1300 kHz và từ 2,3 MHz đến 40,5 MHz.

2 tàu Voyager đã làm được những gì?

NASA từng kỳ vọng 2 nhiệm vụ Voyager sẽ kéo dài 5 năm, bây giờ chúng đã hoạt động được 45 năm và tiếp tục thu thập dữ liệu khoa học có giá trị từ những nơi xa nhất trong không gian mà con người từng với tới.

2 tàu vũ trụ đã cho thấy cách không gian giữa các vì sao tương tác với gió Mặt Trời, dòng hạt tích điện do Mặt Trời giải phóng. Voyager cũng đã cung cấp dữ liệu về nhật quyển, một loại bong bóng bảo vệ xung quanh Hệ Mặt Trời.

Nhật quyển được tạo ra bởi gió Mặt Trời và bị định hình bởi điều kiện không gian giữa các vì sao. Biên giới của Hệ Mặt Trời – nơi gió Mặt Trời kết thúc và không gian giữa các vì sao bắt đầu – được gọi là nhật điểm.

Mỗi tàu thăm dò Voyager của NASA được trang bị 3 máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) như trong ảnh. RTG cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ bằng cách chuyển đổi nhiệt sinh ra từ quá trình phân rã plutonium-238 thành điện năng. Ảnh: NASA/JPL-Caltech.

NASA cho biết tàu vũ trụ Voyager đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu thông tin mới về không gian giữa các vì sao. Ví dụ, họ phát hiện ra rằng các tia vũ trụ ở bên ngoài nhật quyển mạnh hơn khoảng ba lần so với ở sâu bên trong nhật quyển.

Các nhà khoa học đã kết hợp các quan sát của Voyager với dữ liệu từ các nhiệm vụ mới hơn “để có được bức tranh hoàn chỉnh hơn về Mặt Trời và cách nhật quyển tương tác với không gian giữa các vì sao”, NASA cho biết.

Nicola Fox. Giám đốc bộ phận vật lý nhật năng tại trụ sở chính của NASA ở Washington D.C, cho biết Voyager đã cung cấp thông tin về ảnh hưởng của Mặt Trời trong toàn bộ hệ sao của chúng ta.

Mỗi tàu Voyager được cung cấp bởi một hệ thống nhiệt điện có chứa plutonium. Khi plutonium bị phân hủy, nhiệt lượng tỏa ra giảm và các tàu bị mất năng lượng. Để bù đắp cho hiện tượng này, NASA cho biết đã tắt tất cả các hệ thống không cần thiết, bao gồm các máy sưởi bảo vệ các thiết bị khỏi cái lạnh khắc nghiệt của môi trường không gian.

Nhưng cơ quan vũ trụ báo cáo rằng cho dù đã tắt máy sưởi kể từ năm 2019, vẫn còn một số công cụ hoạt động. Các nhà khoa học của NASA vẫn chưa rõ vì sao Voyager vẫn tiếp tục hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với khả năng chịu đựng theo thiết kế ban đầu.

“Sau 45 năm liên tục khám phá không gian, Voyager 1 và 2 vẫn cung cấp cho nhân loại những quan sát về lãnh thổ chưa được khám phá”, Linda Spilker, nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA, cho biết.