Nội dung bài viết
Phần cứng vệ tinh gián điệp đã được tái sử dụng để quét Vũ trụ trong vùng hồng ngoại.
GREENBELT, Md.—Vào thứ Ba, NASA đã mời báo chí đến xem Kính viễn vọng Không gian La Mã Nancy Grace đã được lắp ráp hoàn chỉnh, hiện đã sẵn sàng gia nhập hàng ngũ các đài quan sát lớn trên quỹ đạo, trước khi phóng vào tháng 9.
Kính viễn vọng Không gian La Mã (NGRST), được đặt theo tên của một nhân vật chủ chốt trong kế hoạch của Kính viễn vọng Không gian Hubble, khác biệt đáng kể so với phần cứng như Hubble và Webb, vì nó được thiết kế xoay quanh chế độ xem trường rộng và hệ thống hình ảnh khổng lồ sẽ cho phép nó gửi lại 1,4 terabyte dữ liệu về Trái đất mỗi ngày.
Nó cũng có một lịch sử bất thường bắt đầu khi kế hoạch của NASA xen kẽ với phần cứng gián điệp dư thừa. Nhiều loại khí trong khí quyển của chúng ta hấp thụ các bước sóng hồng ngoại, góp phần tạo ra hiệu ứng nhà kính giúp chúng ta giữ cho hành tinh này là nơi có thể sinh sống được.
Nhưng hiệu ứng đó cũng khiến việc thiên văn hồng ngoại từ Trái đất trở nên vô cùng khó khăn. Điều đó thật đáng tiếc, vì một số hiện tượng quan trọng, từ những thiên hà sớm nhất cho đến đặc điểm khí quyển của các ngoại hành tinh, chỉ có thể được phát hiện ở bước sóng hồng ngoại.
Đã có một số kính thiên văn chuyên dùng cho tia hồng ngoại được đưa vào không gian, đặc biệt là kính viễn vọng Spitzer, một trong những bộ Great Observatories đầu tiên. Nhưng những kính thiên văn đó phần lớn được thiết kế để cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao của một lát cắt nhỏ trên bầu trời.
Ngoài ra còn có lời kêu gọi về một kính thiên văn khảo sát có khả năng chụp ảnh những vùng trời rộng lớn cùng một lúc.
Trong vùng hồng ngoại, điều này có thể làm được mọi việc, từ tiết lộ cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ sơ khai cho đến lập danh mục nhiều hơn về các tiểu hành tinh quay quanh vùng lân cận Trái đất.
NASA cuối cùng đã áp dụng ý tưởng này làm ưu tiên dưới hình thức WFIRST, Kính viễn vọng Khảo sát Hồng ngoại Trường Rộng. Cùng lúc đó, Văn phòng Trinh sát Quốc gia quyết định rằng hai vệ tinh do thám của họ không đáp ứng được yêu cầu và cung cấp phần cứng cho NASA.
Vào thời điểm tin tức được tung ra, NASA đã nhận ra rằng phần cứng có thể hoạt động cho WFIRST. Mark Melton của NASA nói với Ars rằng các thiết kế của WFIRST vào thời điểm đó sử dụng kính thiên văn 1,5 mét; phần cứng NRO có kích thước gần gấp đôi.
Điều này đòi hỏi phải mở rộng rất nhiều phần cứng—NGRST hiện tại dễ dàng mở rộng qua tầng thứ hai của tòa nhà mà nó được đặt bên trong—nhưng nó cũng cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao hơn và nhiều không gian hơn cho một số phần cứng hình ảnh.
Kể từ khi suy nghĩ lại, th mọi việc diễn ra vô cùng suôn sẻ. Vào thời điểm tặng quà phần cứng vào năm 2012, các ước tính cho thấy thời điểm ra mắt sớm nhất chúng ta có thể thấy là vào đầu thập kỷ này.
Nó chỉ vượt xa ước tính rất lạc quan đó một chút, và Quản trị viên NASA Jared Isaacman nói với báo chí rằng vụ phóng vào tháng 9 sẽ “trước 8 tháng so với kế hoạch và trong ngân sách”.
Đã có rất nhiều cuộc thảo luận về việc những bài học rút ra ở đây có thể hỗ trợ các dự án của NASA trong tương lai như thế nào. NGRST sẽ chỉ mang theo hai thiết bị.
Đầu tiên là Công cụ trường rộng, có nghĩa là chụp được một phần lớn bầu trời cùng một lúc. NASA so sánh kích thước trường nhìn của nó với trường nhìn của Mặt trăng tròn; nó rộng hơn khoảng 100 lần so với những hình ảnh lớn nhất mà Hubble có thể chụp được.
Điều đó sẽ được ghép nối với một loạt 18 máy dò riêng lẻ, mỗi máy có khả năng chụp 4096 x 4096 pixel. Kết quả là một hình ảnh khảo sát NGRST hoàn chỉnh sẽ rất lớn.
Nhà thiên văn học của NASA Julie McEnery cho biết rằng việc sử dụng màn hình 4K để hiển thị nó ở độ phân giải một pixel sẽ cần đủ TV để bao phủ bề mặt El Capitan ở Yosemite — do đó cần có băng thông khổng lồ để đưa những hình ảnh đó trở lại Trái đất.
Ngồi giữa gương và thiết bị chụp ảnh ce sẽ là một băng chuyền gồm các bộ lọc giới hạn bước sóng nào đi qua.
Băng chuyền cũng bao gồm cả lăng kính và lăng kính (lăng kính phẳng) sẽ cho phép kính thiên văn thực hiện quang phổ, cho chúng ta hình ảnh về bước sóng ánh sáng đến từ các nguồn nhất định hoặc mức độ dịch chuyển ánh sáng của các vật thể ở xa.
Công cụ thứ hai là Coronagraph, giúp chặn một ngôi sao ở giữa trường nhìn, cho phép chụp ảnh trực tiếp các quỹ đạo gần đó, ngay cả khi chúng mờ hơn nhiều so với ngôi sao. Hiệu quả của vòng quay sẽ xác định mức độ gần của một vật thể có thể được chụp ảnh.
Chiếc bay trên NGRST sẽ là lần đầu tiên một vành có các phần tử hoạt động—các thành phần có thể điều chỉnh dần dần để giảm ánh sáng đến từ ngôi sao—sẽ được sử dụng trên đài quan sát trên không gian.
Về mặt khoa học, nó sẽ được sử dụng để chụp ảnh các ngoại hành tinh ở quỹ đạo xa so với ngôi sao của chúng. Nhưng nó cũng phục vụ mục đích kỹ thuật: bắt đầu phát triển một vành cho Đài quan sát Thế giới Sinh sống theo kế hoạch sẽ cần có hiệu quả gấp 100 lần trong việc ngăn chặn các ngôi sao.
So với những thứ như Kính thiên văn Webb, Roman cũng nhẹ nhàng đơn giản. Nó có tương đối ít bộ phận chuyển động cần được triển khai một lần trong không gian và những bộ phận tồn tại, như mảng năng lượng mặt trời và ăng-ten khuếch đại cao, là những thiết bị lò xo đơn giản.
Sau khi các chốt được nhả ra, chúng sẽ chỉ cần mở vào đúng vị trí, một quá trình mà Melton của NASA cho biết sẽ bắt đầu ngay sau 20 phút sau khi NGRST tách khỏi phương tiện phóng.
Việc vận hành dự kiến chỉ mất 90 ngày và Melton nói với Ars rằng họ có thể thực hiện nghiên cứu khoa học trước khi hoàn thành quá trình đốt cháy cuối cùng để đưa nó vào quỹ đạo quanh điểm Lagrange L2.
Ông cho biết nhiên liệu cần thiết để giữ nó trên quỹ đạo sẽ là yếu tố chính hạn chế tuổi thọ của đài thiên văn.
Sử dụng những ước tính rất thận trọng về tốc độ sử dụng của nó, NGRST sẽ được đưa lên vũ trụ với 10 năm nhiên liệu, do đó, nếu không xảy ra lỗi lớn về phần cứng, nó có thể sẽ hoạt động lâu hơn một chút. Một trong những mục tiêu chính của khảo sát NGRST là cái gọi là dao động âm thanh baryon.
Trong Vũ trụ cực kỳ sơ khai, vật chất đủ đặc để sóng âm có thể tạo ra các mô hình giao thoa trong vật liệu, với các khu vực hình thành có mật độ cao hơn hoặc thấp hơn mức trung bình.
Khi Vũ trụ giãn nở, những mô hình này bị đóng băng o đặt và cuối cùng hình thành các vùng có mật độ thiên hà cao hơn hoặc thấp hơn.
Việc xác định những mô hình này ở quy mô lớn có thể cho chúng ta biết về thành phần của Vũ trụ, bao gồm các yếu tố hình thành nên phần lớn cấu trúc của nó: vật chất tối và năng lượng tối.
Theo dõi cách chúng tiến hóa theo thời gian cũng có thể giúp chúng ta xác định liệu năng lượng tối có thay đổi theo thời gian thay vì tăng tốc liên tục hay không. Đã có gợi ý rằng một số chi tiết hiểu biết của chúng tôi về các yếu tố này là sai và NGRST sẽ cung cấp thước đo độc lập về chúng.
Ngoài việc chụp ảnh trực tiếp các ngoại hành tinh, NGRST sẽ tiến hành khảo sát vi thấu kính để phát hiện chúng.
Nỗ lực này sẽ tập trung vào phần phình của thiên hà, nơi mật độ sao cao hơn nhiều và sẽ tận dụng thực tế là một hành tinh có thể hoạt động như một thấu kính hấp dẫn nhỏ, làm sáng nhanh bất kỳ ngôi sao nền nào đi qua giữa nó và Trái đất.
Những sự kiện này rất ngắn, thường chỉ vài giờ và NGRST sẽ liên tục quan sát các vị trí giống nhau với nhịp độ 15 phút, tạo cơ hội ghi lại phần lớn đường cong của độ sáng và độ mờ. Điều đó thường đi kèm với sự kiện thấu kính do hành tinh tạo ra.
ngôi sao chủ, nhưng chúng tôi cũng hy vọng sẽ bắt được một số “hành tinh bất hảo” đã bị đẩy ra khỏi các hệ ngoài hệ mặt trời và đang trôi nổi tự do trong không gian.
Trong mọi trường hợp, kỳ vọng là chúng ta sẽ xác định được hàng chục nghìn hành tinh trong cuộc khảo sát này, hầu hết chúng ở xa ngôi sao chủ hơn những hành tinh được Kepler phát hiện.
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.