Kính viễn vọng Nancy Grace Roman: bước tiến của NASA trong săn tìm thế giới có thể sống

Khi mục tiêu là tìm kiếm những hành tinh mỏng manh nằm sát cạnh ánh sáng chói của các vì sao, cần một thiết bị không chỉ có ống kính lớn mà còn có công nghệ triệt bỏ chói sáng. Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman ra đời để làm đúng nhiệm vụ đó: mở rộng khả năng quan sát vùng trời rộng, phát hiện các vật thể mờ, và thu thập dữ liệu phục vụ nghiên cứu về hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, vật chất tối và năng lượng tối.

Một chuyến bay trên Falcon Heavy và hành trình đến L2

Kính viễn vọng Nancy Grace Roman, có kích thước tương đương một chiếc xe buýt, được phóng cùng tên lửa Falcon Heavy của SpaceX lúc 7:26 sáng (giờ miền Đông Mỹ) ngày 30/8 từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy, Florida. Sau khoảng 10 phút, kính viễn vọng đã được đưa vào quỹ đạo chuyển tiếp và bắt đầu hành trình kéo dài vài tháng để vào vị trí vận hành.

Sau khi rời bệ phóng, Roman sẽ mất khoảng ba tháng để đến Điểm Lagrange 2 (L2) – vị trí cách Trái đất khoảng 1,6 triệu km mà ở đó Kính viễn vọng James Webb hiện cũng đang hoạt động. Tại L2, hệ thống sẽ triển khai và hiệu chuẩn các thiết bị quan sát trước khi bắt đầu nhiệm vụ chính.

Coronagraph: chìa khóa để tìm hành tinh gần sao sáng

Một trong những thay đổi then chốt của Roman so với các kính thiên văn trước đó là coronagraph — thiết bị quang học chuyên dụng để che bớt ánh sáng trực tiếp từ ngôi sao chủ. Khi ánh sáng sao bị giảm thiểu, kính có thể phát hiện các cấu trúc rất mờ như vành vật chất, bụi và đặc biệt là các hành tinh ngoại vi gần ngôi sao sáng.

Không dừng ở việc che sáng tĩnh, coronagraph trên Roman được thiết kế là một hệ thống chủ động: các gương có thể điều chỉnh hình dạng theo thời gian thực để bù cho rung động, dao động nhiệt và các sai số khác. Nhờ vậy, hiệu quả quan sát các hành tinh mờ nằm sát ngôi sao được nâng cao đáng kể — NASA ước tính khả năng hoạt động của hệ thống này vượt trội hàng trăm đến cả nghìn lần so với những coronagraph đời trước.

Với trình độ đó, Roman có thể phát hiện và nghiên cứu hành tinh có kích thước tương tự Sao Mộc hoặc Sao Thổ quay quanh các ngôi sao khác. Những quan sát này không chỉ làm giàu danh sách ngoại hành tinh đã biết mà còn cung cấp bằng chứng kỹ thuật cần thiết cho các dự án tương lai hướng tới chụp ảnh trực tiếp hành tinh giống Trái đất.

Đặt nền móng cho thế hệ kính viễn vọng tiếp theo

Roman không được kỳ vọng một mình giải đáp mọi câu hỏi về hành tinh có sự sống. Thay vào đó, từng bước tiến về công nghệ và dữ liệu mà Roman mang lại sẽ giúp hiện thực hóa các dự án tương lai, như ý tưởng về Habitable Worlds Observatory — một kính viễn vọng thế hệ tiếp theo chuyên chụp ảnh các hành tinh giống Trái đất và tìm dấu hiệu hóa học trong bầu khí quyển của chúng. Theo các nhà khoa học chương trình, lợi ích thực chất của Roman nằm ở những khả năng nó mở ra cho các sứ mệnh tiếp theo.

Khả năng khảo sát trên diện rộng: nhanh hơn và rộng hơn Hubble

So với Kính viễn vọng Không gian Hubble, Roman có hai ưu thế nổi bật về khảo sát bầu trời: trường quan sát rộng hơn hơn 100 lần và tốc độ khảo sát nhanh hơn khoảng 1.000 lần. Thay vì tập trung vào từng đối tượng riêng lẻ, Roman được thiết kế để lập bản đồ các vùng rộng lớn, giúp các nhà thiên văn thu thập thông tin thống kê quy mô lớn cho nhiều nghiên cứu khác nhau.

Trong thời gian hoạt động dự kiến kéo dài 5 năm, Roman được kỳ vọng sẽ hỗ trợ phát hiện hàng tỷ thiên hà, ghi nhận hàng nghìn vụ nổ siêu tân tinh và quan sát hàng chục tỷ ngôi sao. Những tập dữ liệu này sẽ là nguồn tư liệu vô giá để nghiên cứu cấu trúc vũ trụ, sự hình thành và tiến hoá của thiên hà, cũng như các hiện tượng thiên văn khác.

Nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối bằng thước đo hấp dẫn

Một trong những mục tiêu lớn của Roman là hỗ trợ khám phá bản chất của vật chất tối và năng lượng tối — hai thành phần bí ẩn chi phối phần lớn vũ trụ. Kính viễn vọng sẽ đo hiệu ứng bẻ cong ánh sáng do lực hấp dẫn trên quy mô lớn (weak gravitational lensing) để lập bản đồ 3D phân bố vật chất tối. Kết hợp với việc quan sát các siêu tân tinh như “ngọn nến vũ trụ” dùng để đo tốc độ giãn nở, Roman góp phần cung cấp những dữ liệu cần thiết để hiểu rõ hơn quá trình giãn nở của vũ trụ và vai trò của năng lượng tối.

Dữ liệu mở và giá trị cho cộng đồng khoa học

Kính viễn vọng sẽ truyền về Trái đất khối lượng lớn dữ liệu; dự kiến Roman sẽ gửi khoảng 1 terabyte thông tin mỗi ngày. Sau khi xử lý, toàn bộ dữ liệu sẽ được công khai, tạo nguồn tài nguyên rộng lớn cho các nhà nghiên cứu trên toàn cầu. Những tệp dữ liệu này có thể được sử dụng cho các nghiên cứu đa dạng, từ bản đồ vùng hình thành sao tới phân tích các thiên hà xa xôi.

Thời gian phát triển, chi phí và vị thế trong cộng đồng khoa học

Roman là kết quả của hơn một thập kỷ phát triển và thiết kế; tổng chi phí của dự án vào khoảng 4,3 tỷ USD. Dự án từng là một trong những ưu tiên nghiên cứu của cộng đồng thiên văn trong nhiều năm trước khi được triển khai. Việc đầu tư dài hạn và quy mô cho thấy kỳ vọng lớn vào những đóng góp khoa học mà kính viễn vọng này có thể mang lại.

Ai là Nancy Grace Roman và vì sao kính được đặt tên bà?

Kính viễn vọng mang tên Nancy Grace Roman nhằm tôn vinh người có vai trò then chốt trong lịch sử chương trình kính thiên văn không gian của NASA. Bà là nữ lãnh đạo cao cấp đầu tiên tại cơ quan này và giữ vị trí Nhà thiên văn trưởng đầu tiên của NASA. Nancy Grace Roman đã thúc đẩy việc phát triển Kính viễn vọng Không gian Hubble, nên bà thường được gọi là người góp phần tạo nên Hubble.

Bà sinh tại Nashville, bang Tennessee, Mỹ vào ngày 16/5/1925 và qua đời ngày 25/12/2018. Việc đặt tên kính Roman vừa là sự ghi nhận cho đóng góp lịch sử vừa là lời nhắc về tầm quan trọng của những nhà lãnh đạo khoa học trong việc biến các ý tưởng lớn thành hiện thực.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Kính viễn vọng Roman mất bao lâu để đến vị trí vận hành?

Sau khi phóng, Roman dự kiến mất khoảng ba tháng để đến Điểm Lagrange 2 (L2), nơi nó sẽ được triển khai và hiệu chỉnh trước khi bắt đầu sứ mệnh khoa học.

Roman sẽ thu thập bao nhiêu dữ liệu mỗi ngày?

Kính viễn vọng dự kiến truyền về Trái đất khoảng 1 terabyte dữ liệu/ngày; dữ liệu sau xử lý sẽ được công khai cho cộng đồng khoa học.

Thời gian hoạt động của sứ mệnh là bao lâu và mục tiêu chính là gì?

Sứ mệnh thiết kế kéo dài 5 năm, với các mục tiêu chính gồm khảo sát quy mô lớn các thiên hà và ngôi sao, phát hiện siêu tân tinh, khảo sát ngoại hành tinh và hỗ trợ nghiên cứu về vật chất tối và năng lượng tối.

Kết luận

Roman là một bước tiến trong việc kết hợp công nghệ bảo chói sáng và khả năng khảo sát diện rộng. Không phải là giải pháp duy nhất cho mọi câu hỏi về hành tinh có sự sống, nhưng những gì kính mang lại — từ dữ liệu khổng lồ tới công nghệ coronagraph chủ động — sẽ mở đường cho các nỗ lực tiếp theo nhằm chụp ảnh trực tiếp và phân tích bầu khí quyển của các thế giới giống Trái đất. Với nguồn dữ liệu được công khai, cộng đồng khoa học toàn cầu sẽ có nhiều tư liệu mới để mở rộng hiểu biết về vũ trụ.

Để khám phá chi tiết về các thiết bị gia dụng tiện lợi phục vụ cuộc sống thường ngày và giải pháp giặt-sấy cho không gian nhỏ, bạn có thể tham khảo bài viết máy giặt-sấy hai lồng Mijia 5kg cho không gian hạn chế, nơi phân tích tính năng, công suất và chương trình sử dụng của sản phẩm.

Nếu bạn quan tâm đến các giải pháp làm mát cá nhân để giảm rủi ro nhiệt độ trong môi trường làm việc, bài viết về buồng làm mát cá nhân Do Hiemon Box trình bày cách thiết bị này vận hành và hiệu quả nhiệt độ trong thực tế.

Và nếu muốn hiểu thêm về những rủi ro an toàn sinh học liên quan đến thị trường bất thường trên mạng xã hội, bài phân tích rủi ro mua bán xác ướp trực tuyến đối với bưu chính và phơi nhiễm kim loại nặng cung cấp góc nhìn về hiểm họa nhiễm nấm và những lỗ hổng quản lý.