Vào ngày 04/7/2016, một tàu vũ trụ sử dụng năng lượng Mặt Trời của NASA có kích cỡ bằng một sân bóng rổ sẽ bay đến Sao Mộc với khoảng cách 4667 km phía trên các lớp mây của hành tinh này.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình vẽ minh họa tàu vũ trụ Juno của NASA đang thực hiện một chuyến bay cự ly gần trên Sao Mộc. Credit: NASA/JPL-Caltech.

Tính đến ngày thứ Năm (16/6/2016), tàu vũ trụ Juno còn 18 ngày để đến Sao Mộc và còn cách hành tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời này 13.8 triệu km. Vào tối ngày 4/7, Juno sẽ kích hoạt động cơ chính trong 35 phút, đưa tàu vũ trụ này vào quỹ đạo xung quanh hành tinh khí khổng lồ này. Trong quá trình bay ngang qua, Juno sẽ thăm dò bên dưới lớp mây dày của Sao Mộc và nghiên cứu cực quang để tìm hiểu thêm về nguồn gốc, cấu trúc, khí quyển và từ quyển của hành tinh này.

"Vào đúng thời gian này năm ngoái, tàu vũ trụ Chân Trời Mới (New Horizons) đã tiếp cận Sao Diêm Vương lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại. Còn bây giờ, chương trình Juno đã sẵn sàng để tiến đến gần Sao Mộc hơn bất cứ tàu vũ trụ nào trước đó để mở khóa những bí ẩn về những gì bên trong hành tinh này", Diane Brown, giám đốc điều hành chương trình Juno tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết.

Một loạt 37 kế hoạch tiếp cận Sao Mộc trong suốt sứ mệnh này sẽ làm lu mờ kỷ lục trước đó được thiết lập năm 1974 bởi tàu vũ trụ Pioneer 11 của NASA với khoảng cách là 43000 km. Lần tiếp cận này sẽ mang lạ nhiều khám phá khoa học giá trị, một trong số đó là những lần mà quỹ đạo đưa Juno hướng đến vệt mây xoáy màu đỏ, trắng, cam và nâu của hành tinh khí khổng lồ.

"Chúng ta không tìm kiếm rắc rối, mà chúng ta đang tìm kiếm dữ liệu. Vấn đề ở đây là, ở Sao Mộc, tìm kiếm loại dữ liệu mà Juno đang tìm kiếm, bạn phải đi vào một khu vực nơi mà bạn có thể gặp rắc rối khá nhanh chóng", Scott Bolton, nhà nghiên cứu chính của Juno từ Viện Nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio, cho biết.

Nguồn gốc của các rắc rối có thể tìm thấy ở ngay bên trong bản thân Sao Mộc. Ngay dưới các tầng mây trên cùng của Sao Mộc là một lớp khí Hydrogen dưới áp lực đáng kinh ngạc hoạt động như một chất dẫn điện. Các nhà khoa học tin rằng sự kết hợp của Hydrogen kim loại này cùng với vận tốc tự quanh rất nhanh của Sao Mộc - một ngày trên Sao Mộc chỉ kéo dài trong 10 tiếng đồng hồ - tạo ra một từ trường mạnh bao quanh hành tinh với các hạt electron, proton và các i-on di chuyển ở tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng. Tai họa cho các tàu vũ trụ khi đi vào khu vực chứa các hạt năng lượng cao này là một sự tiếp xúc với môi trường bức xạ khắc nghiệt nhất trong Hệ Mặt Trời.

"Trong suốt thời gian của sứ mệnh, Juno sẽ tiếp xúc với một lượng tương đương với 100 triệu lượt chụp X quang nha khoa. Nhưng chúng tôi đã sẵn sàng. Chúng tôi thiết kế một quỹ đạo xung quanh Sao Mộc để giảm thiểu sự tiếp xúc với môi trường bức xạ khắc nghiệt của hành tinh này. Quỹ đạo này cho phép chúng ta tồn tại đủ lâu để thu thập được các dữ liệu khoa học mà chúng ta đã phải đi rất xa để có được", Rick Nybakken, giám đốc dự án Juno từ Phòng Thí nghiệm Phản lực (JPL) ở Pasadena, California, cho biết.

Quỹ đạo của Juno giống như một hình oval dẹt. Juno sẽ tiếp cận Sao Một trên cực bắc và nhanh chóng giảm độ cao xuống dưới vành đai bức xạ của hành tinh khi Juno phóng tới cực nam của Sao Mộc. Mỗi lần bay ngang qua ở cự ly gần hành tinh này là tương đương với một ngày Trái Đất. Sau đó quỹ đạo của Juno sẽ mang tàu vũ trụ đến bên dưới cực nam và thoát ra khỏi Sao Mộc, vượt ra ngoài tầm ảnh hưởng của các bức xạ có hại.

Video giới thiệu sứ mệnh Juno của NASA:

Juno được trang bị đầy đủ với hệ thống dây điện và lớp chắn bức xạ đặc biết xung quanh vô số các cảm biến. Ở cấp độ bảo vệ cao nhất là khoang titanium lần đầu tiên được sử dụng, chứa máy tính và các trái tim điện tử của nhiều công cụ khoa học. Có khối lượng gần 172 kg, khoang này sẽ làm giảm sự phơi nhiễm bức xạ xuống 800 lần so với khi không có các bức tường titanium bảo vệ.

Nếu không có khoang này, bộ não điện tử của Juno sẽ bị "chiên giòn" ngay trước lần bay qua đầu tiên. Nhưng, trong khi 172 kg titanium có thể làm nên những điều kỳ diệu, thì nó lại không thể lặp lại điều đó mãi mãi trong một môi trường bức xạ nghiệt ngã như ở Sao Mộc. Số lượng và năng lượng của các hạt năng lượng cao ở đây là quá lớn. Tuy vậy, quỹ đạo đặc biệt của Juno sẽ giúp sự tích lũy bức xạ chậm lại, cho phép Juno thực hiện một số lượng công việc khoa học đáng kể trong vòng 20 tháng.

"Trong suốt nhiệm vụ, các electron năng lượng cao nhất sẽ thâm nhập vào khoang titanium, tạo nên một luồng photon và các hạt thứ cấp. Sự bắn phá liên tục sẽ phá vỡ các liên kết nguyên tử trong các thiết bị điện tử của Juno", Heidi Becker, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu giám sát bức xạ của Juno từ JPL, cho biết.

Tàu vũ trụ Juno được phóng ngày 05/8/2011 từ Cape Canaveral, Florida.

JPL quản lý các nhiệm vụ với nhà khoa học chính, Scott Bolton, đến từ Viện Nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio. Juno là một phần của chương trình New Frontier của NASA, được quản lý bởi Trung tâm Bay Vũ trụ Marshall của NASA ở Huntsville, Alabama. Tập đoàn Lockhead Martin Space System ở Denver là đơn vị chế tạo tàu vũ trụ. Viện Công nghệ California ở Pasadena là đơn vị quản lý JPL cho NASA.

Nguồn: JPL

Author: Hien PHAN
Cựu thành viên CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC; giảng viên khoa Vũ trụ và Ứng dụng, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội - USTH (Đại học Việt Pháp).