Năm mới mở ra những thách thức mới và những cơ hội mới! Và NASA vừa công bố hai sứ mệnh mới sẽ rời bệ phóng trong thập niên tới. Hai sứ mệnh rô-bôt này, tên gọi là Lucy và Psyche, dự kiến sẽ giúp chúng ta tìm hiểu lịch sử của Hệ mặt trời sơ khai, và sẽ lần lượt được triển khai vào năm 2021 và 2023.
Trong khi sứ mệnh Lucy thám hiểm một trong các tiểu hành tinh Trojan của Mộc tinh, thì Psyche sẽ thám hiểm một tiểu hành tinh kim loại tên gọi là 16 Psyche. Và với hai sứ mệnh này, người ta hi vọng chúng ta sẽ trả lời được một số câu hỏi dai dẳng về sự hình thành hành tinh và cách Hệ mặt trời ra đời. Hơn thế nữa, hai sứ mệnh tiếp tục khẳng định vai trò dẫn đầu của NASA trong việc thám hiểm không gian vũ trụ của loài người.
Chương trình Discovery của NASA, mà Lucy và Psyche là bộ phận trực thuộc, được thiết lập vào năm 1992 để chúc mừng các chương trình “tàu đô đốc” lớn hơn của họ. Bằng cách mang các nhà khoa học và kĩ sư lại cùng nhau thiết kế các sứ mệnh, tiêu điểm của Chương trình Discovery là tăng tối đa hoạt động nghiên cứu khoa học bằng cách sáng tạo nhiều sứ mệnh nhỏ hơn có thời gian phát triển ngắn hơn và đòi hỏi ít hơn về phương diện tài nguyên hoạt động.
Ảnh minh họa phi thuyền vũ trụ Lucy (trái) đang bay qua tiểu hành tinh Eurybates, và phi thuyền vũ trụ Psyche (phải), sứ mệnh đầu tiên đến thám hiểm thế giới kim loại 16 Psyche. Ảnh: SwRI và SSL/Peter Rubin
Theo lịch dự kiến, sứ mệnh Lucy sẽ rời bệ phóng vào tháng 10 năm 2021, và đi tới đích đến đầu tiên của nó (một tiểu hành tinh thuộc Vành đai Chính) vào năm 2025. Sau đó, nó sẽ được lập quỹ đạo đi tới các Trojan của Mộc tinh, một nhóm tiểu hành tinh bị bắt giữ bởi lực hấp dẫn của Mộc tinh và chia sẻ quỹ đạo của nó. Các tiểu hành tinh này được cho là tàn dư của Hệ mặt trời sơ khai; và trong khoảng từ 2027 đến 2033, Lucy sẽ nghiên cứu sáu vật thể trong số chúng.
Ngoài việc là sứ mệnh đầu tiên thám hiểm bầy Trojan của Mộc tinh, Lucy còn có tầm quan trọng lịch sử vì số lượng tiểu hành tinh mà nó sẽ viếng thăm. Trong hành trình sứ mệnh của nó, nó sẽ nghiên cứu sáu Trojan, đó là tổng số tiểu hành tinh Vành đai Chính được nghiên cứu cho đến khi ấy. Người ta kì vọng bản chất của sáu tiểu hành tinh này sẽ cho chúng ta biết nhiều về lịch sử sơ khai của Hệ mặt trời.
Ảnh minh họa phi thuyền vũ trụ Lucy đang bay qua Eurybates, một trong sáu Trojan đa dạng và có tầm quan trọng khoa học mà nó sẽ nghiên cứu. Ảnh: SwRI
Sáu Trojan mà Lucy dự định nghiên cứu được chọn do bởi sự đa dạng đặc trưng vật lí của chúng cho thấy chúng đến từ những nơi khác nhau trong toàn cõi Hệ mặt trời. Như Harold F. Levison, nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh Lucy cho biết, “Những vật thể nhỏ này thật sự là hóa thạch của sự hình thành hành tinh, và đó là lí do mà chúng tôi đặt tên cho nó là Lucy vốn là tên của tổ tiên loài người.”
Ngoài ra, Lucy sẽ xây dựng trên sự thành công của các sứ mệnh như New Horizons và OSIRIS-REx, sử dụng các phiên bản cải tiến của các thiết bị đã sử dụng để thám hiểm Pluto, Vành đai Kuiper, và tiểu hành tinh Bennu – tức là các thiết bị RALPH và LORRI và thiết bị OTES. Ngoài ra, một số thành viên thuộc các đội khoa học New Horizons và OSIRIS-REx sẽ đóng góp ý kiến chuyên môn của họ cho sứ mệnh Lucy.
Hình minh họa quỹ đạo của phi thuyền Lucy xung quanh Mộc tinh cho phép nó nghiên cứu quần thể Trojan của sao Mộc. Ảnh: SwRI
Tương tự, sứ mệnh Psyche có giá trị khoa học to lớn bởi vì nó sẽ đến thăm tiểu hành tinh kim loại duy nhất mà người ta biết. Tiểu hành tinh này có đường kính chừng 210 km và được tin là gồm toàn sắt và nickel. Về phương diện này, nó tương tự như nhân kim loại của Trái đất, cũng như nhân của mỗi hành tinh đất đá trong Hệ mặt trời.
Vì lí do này mà các nhà khoa học tin rằng nó có thể là nhân trần của một hành tinh cỡ Hỏa tinh. Theo lí thuyết này, 16 Psyche đã chịu một số va chạm chính trong lịch sử sơ khai của Hệ mặt trời, tước mất của nó lớp bao đá bên ngoài. Phi thuyền rô-bôt Psyche sẽ rời bệ phóng vào năm 2023 và dự kiến tới nơi vào năm 2030.
Bằng cách đo thành phần, từ trường của nó, và lập bản đồ các đặc trưng bề mặt của nó, đội khoa học Psyche hi vọng biết thêm nhiều điều về lịch sử của sự hình thành hành tinh. Như lời Lindy Elkins-Tanton – nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh Psyche:
“Loài người đã đến thăm các các thế giới đá, thế giới băng và thế giới khí. Nhưng chúng ta chưa từng chứng kiến một thế giới kim loại. Psyche chưa từng được thăm viếng hoặc được chụp ảnh với độ phân giải cao hơn một chấm sáng. Và vì thế, diện mạo của nó vẫn là một bí ẩn. Sứ mệnh này sẽ là sự thám hiểm và khám phá đích thực. Chúng tôi nghĩ rằng Psyche là nhân kim loại của một hành tinh nhỏ đã bị phá hủy trong năng lượng cao, tốc độ cao, trong một phần trăm đầu tiên của tuổi của Hệ mặt trời của chúng ta. Bằng cách đến thăm Psyche chúng ta có thể đến thăm theo nghĩa đen một nhân hành tinh theo cách duy nhất mà con người có thể... Psyche cho phép chúng ta đến thăm không gian bên trong bằng cách đến thăm không gian bên ngoài...”
Nhân hành tinh không những được xem là nơi phát sinh từ trường (cái cần thiết cho sự xuất hiện của sự sống), mà đối với chúng ta chúng còn là nơi bất khả xâm phạm. Rìa ngoài cùng của lớp nhân ngoài của Trái đất cách bề mặt hành tinh chúng ta khoảng chừng 2890 km (1790 dặm). Nhưng độ sâu lớn nhất mà con người từng khoan xuống là 12 km (7,5 dặm) tại Lỗ khoan Siêu sâu Kola ở nước Nga.
Ngoài ra, bên trong nhân của Trái đất, điều kiện nhiệt độ và áp suất ước tính lên tới 5700 K (5400oC) và 330 đến 360 gigapascal (gấp hơn ba triệu lần áp suất không khí bình thường). Điều này khiến việc khảo sát nhân của hành tinh chúng ta (hay bất kì hành tinh nào khác trong Hệ mặt trời) hoàn toàn không khả thi. Vì vậy mà việc gửi một phi thuyền rô-bôt đến một thế giới như Psyche là một cơ hội khám phá.
Và bởi vì Psyche là vật thể kim loại có dạng tròn duy nhất được biết trong Hệ mặt trời, nên tiểu hành tinh này bí ẩn không kém sự độc nhất vô nhị của nó. Và bởi vì chưa từng có sứ mệnh nào đến nơi khảo sát bề mặt của nó, và chưa có ảnh chụp nào có thể cho chúng ta biết các đặc trưng bề mặt của nó là như thế nào, nên sứ mệnh Psyche chắc chắn làm sáng tỏ phần nào một thế giới kim loại sẽ trông ra sao.
“Chúng ta nghĩ nó trông như thế nào?” Tanton hỏi. “Liệu nó có dung nham sulfur chảy trên bề mặt của nó hay không? Nó có được bao phủ với những vách cao chót vót được tạo ra khi kim loại đông đặc co lại và phần bên ngoài của vật thể có rạn nứt không? Bề mặt của nó có là một kết hợp của kim loại sắt và tinh thể khoáng màu lục giống như các tiểu hành tinh sắt hay không? Và một hố va chạm trên vật thể kim loại trông như thế nào? Rìa của nó hay các phần kim loại văng lên của nó có thể bị đóng băng trong cái lạnh của không gian trước khi chúng rơi xuống bề mặt hay không? Chúng ta chẳng biết gì cả.”
Jim Green, nhà khoa học thuộc NASA, thể hiện sự hăng hái đối với các sứ mệnh Discovery 13 và 14 trong một thông cáo báo chí NASA mới đây:
“Đây là những sứ mệnh khám phá thật sự hòa vào chiến lược lớn hơn của NASA là nghiên cứu hệ mặt trời đã ra đời và tiến hóa như thế nào. Chúng ta đã thám hiểm các hành tinh nhóm địa cầu, các hành tinh khí khổng lồ, và nhiều vật thể khác quay xung quanh mặt trời. Lucy sẽ quan sát những tàn dư nguyên thủy từ quá khứ xa xôi trong hệ mặt trời, còn Psyche sẽ quan sát trực tiếp nhân trong của một vật thể hành tinh. Những mảnh ghép câu đố bổ sung này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu mặt trời và họ hàng hành tinh của nó đã ra đời như thế nào, biến đổi theo thời gian ra sao, và làm thế nào mà trở thành nơi sự sống có thể phát triển và duy trì – và tương lai có thể sẽ ra sao.”
Lucy và Psyche được chọn từ năm dự án chung kết được chọn để tiếp tục phát triển từ hồi tháng 9 năm 2015. Năm dự án này được chọn từ 27 dự án đăng kí hồi tháng 11 năm 2014. Thí dụ của các sứ mệnh Discovery từ trước đến nay bao gồm tàu thám hiểm vũ trụ Kepler, phi thuyền vũ trụ Dawn, phi thuyền Mars Pathfinder, và tàu hạ cánh InSight (sắp phóng vào năm 2018).
Nguồn: NASA, Universe Today
