Phóng thành công kính viễn vọng không gian: Sự khởi đầu của một thập kỷ khoa học mới

Phóng thành công lên vũ trụ

Kính viễn vọng trị giá 10 tỷ USD cất cánh trên lưng tên lửa Ariane 5 từ cảng vũ trụ của châu Âu ở vùng Guiana thuộc Pháp vào 19h30 ngày 26/12 theo giờ Việt Nam. Khoảng nửa tiếng sau khi rời bệ phóng, thiết bị nặng hơn 6 tấn và lớn gần bằng 1 sân quần vợt của NASA tách thành công khỏi tên lửa Ariane 5 và mở tấm pin mặt trời, bắt đầu hành trình dài một tháng tới quỹ đạo quanh điểm Lagrange 2 giữa Trái Đất và Mặt Trời, cách hành tinh của chúng ta 1,6 triệu km.

Hoạt động đầu tiên nhất khi kính Webb tới đích là mở tấm chắn nhiệt, dự kiến diễn ra vào tuần đầu sau khi phóng. Hệ thống tấm chắn nhiệt gồm 140 cơ cấu nhảy, 70 khớp bản lề, 400 ròng rọc, 90 dây cáp và 9 motor, tất cả đều cần hoạt động theo đúng quy trình đã định để căng 5 tấm màng mỏng. Việc triển khai 18 mảnh gương cũng khó khăn không kém. Để kính Webb hoạt động đúng như dự kiến, bề mặt gương phải thật phẳng với độ chính xác cỡ 150 nanomet.

Trong 1 tháng tiếp theo đó, kính viễn vọng Webb sẽ di chuyển đến điểm nằm trong quỹ đạo Mặt trời cách Trái Đất khoảng 1,6 triệu km, tức gấp 4 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Đường quỹ đạo đặc biệt sẽ giúp nó luôn thẳng hàng với Trái Đất khi cả 2 cùng quay song song quanh Mặt Trời. Thử thách tiếp theo sẽ là mở phần gương này ra khi kính đến được quỹ đạo. Quá trình phức tạp này dự kiến sẽ mất 2 tuần.

Để so sánh, kính viễn vọng không gian Hubble, có màn “chào sân" trước kính Webb 30 năm, quay quanh Trái đất ở khoảng cách 547 km và bị Trái Đất che khuất sau mỗi 90 phút.

Kính Webb, đặt theo tên một cựu giám đốc của NASA, có độ nhạy gấp 100 lần so với Hubble và được kỳ vọng là con mắt khổng lồ giúp các nhà khoa học hiểu hơn về nguồn gốc của vũ trụ và tìm kiếm các hành tinh giống Trái Đất.

Về mặt khoa học, mọi thứ liên quan tới kính viễn vọng James Webb rất thú vị nhưng về mặt kỹ thuật là cực kỳ khó. Khi các thiết kế cho kính thiên văn James Webb được củng cố, NASA chưa từng chế tạo bất kỳ thiết bị nào giống kính thiên văn Webb trước đây.

Elizabeth Frank, nhà khoa học vũ trụ từng đóng góp trong các sứ mệnh trước của NASA hiện làm việc cho một công ty kỹ thuật, chia sẻ: "Khi làm việc gì đó lần đầu, thực sự khó để dự đoán sẽ mất bao lâu, mất bao nhiêu chi phí".

Kính viễn vọng kế nhiệm kính Hubble trang bị gương rộng 6,5 mét, cho phép thu thập nhiều ánh sáng hơn từ các vật thể trong không gian. Gương càng thu được nhiều ánh sáng, hình ảnh kính viễn vọng quan sát càng chi tiết.

Chiếc gương bao gồm 18 mảnh hình lục giác mạ vàng, mỗi mảnh rộng 1,32 mét. Đây là chiếc gương lớn nhất mà NASA từng chế tạo, nhưng kích thước của nó cũng trở thành vấn đề nan giải. Chiếc gương to đến mức không thể đặt vừa trong tên lửa. Vì vậy, các chuyên gia của NASA thiết kế kính viễn vọng dưới dạng nhiều bộ phận chuyển động có thể gập lại theo kiểu origami và đặt vừa trong không gian rộng 5 m để chuẩn bị phóng.

Vai trò quan trọng

Webb sẽ đóng vai trò như cỗ máy thám hiểm quan sát theo bước sóng hồng ngoại, phát hiện ánh sáng mà con người không thể nhìn thấy và hé lộ những khu vực còn ẩn giấu của vũ trụ, theo NASA.

Kính Webb đã chứng kiến nhiều trì hoãn trong năm vì đại dịch và khó khăn trong khâu kỹ thuật. Tuy nhiên, đài quan sát thiên văn mạnh và phức tạp nhất thế giới sẽ trả lời cho những câu hỏi về hệ Mặt Trời, nghiên cứu ngoại hành tinh theo phương pháp mới và quan sát vũ trụ sâu hơn. Webb sẽ đánh giá khả năng sinh sống được của ngoại hành tinh thông qua khí quyển, đồng thời tiếp tục tìm kiếm dấu vết của sự sống bên ngoài Trái Đất.

Từ năm 2004, hàng nghìn nhà khoa học, kỹ thuật viên và kỹ sư từ 14 nước đã dành 40 triệu giờ nhằm chế tạo kính viễn vọng. Kính Webb bao gồm thiết bị từ Cơ quan Vũ trụ Canada và Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Nếu tất cả theo đúng kế hoạch, cần khoảng 6 tháng để tất cả hệ thống và thiết bị của Webb hoạt động đúng nhịp.

​​Theo tính toán, nếu kính Hubble chỉ có thể nhìn ngược về thời điểm cách sự kiện khai sinh vũ trụ Big Bang khoảng 400 triệu năm, kính James Webb sẽ có năng lực quan sát thời điểm vũ trụ mới 100 triệu năm tuổi.

Bên cạnh viễn cảnh quan sát sự hình thành của những ngôi sao ban đầu của vũ trụ, các nhà thiên văn học vô cùng hứng thú sẽ nghiên cứu các siêu hố đen, được cho đang chiếm cứ trung tâm của các thiên hà.

Những công cụ và thiết bị của James Webb cũng cho phép các nhà nghiên cứu trên trái đất có thể săn lùng chứng cứ về các hành tinh nhiều khả năng dung dưỡng sự sống, mở đường cho nỗ lực nghiên cứu sự sống ngoài địa cầu.

Đài quan sát sẽ bắt đầu hoạt động khoa học từ mùa hè năm 2022. Webb sẽ trải qua ít nhất 5 năm tiếp theo để quan sát vũ trụ, đóng góp vào vô số dự án của các nhà khoa học trên khắp thế giới.