Nếu bạn từng cảm thấy công việc của mình thật nhàm chán, hãy dành một phút nghĩ tới tàu thăm dò Voyager của NASA. Được phóng lên năm 1977, hai con tàu Voyager 1 và Voyager 2 du hành xuyên vũ trụ và khám phá những bí mật của Hệ Mặt Trời trong suốt 42 năm qua.
Trong suốt thời gian đó, chúng đã truyền về Trái Đất hàng tấn dữ liệu để chúng ta hiểu rõ hơn mình ở đâu trong vũ trụ. Hành trình của chúng giờ đây đã vượt qua những hành tinh xa nhất trong Hệ Mặt Trời và đi vào không gian liên sao.
Hành trình dài nhất của loài người
"Đây thực sự là một hành trình tuyệt vời. Nó bắt đầu bằng việc phóng hai tàu vũ trụ năm 1977 để khám phá Mộc tinh và Thổ tinh, và dần dần chúng tôi mở rộng cuộc hành trình tiến sâu hơn vào không gian", Ed Stone, nhà khoa học đứng đầu nhiệm vụ Voyager, chia sẻ.
 |
| Tàu thăm dò Voyager 2 được phóng lên vũ trụ ngày 20/8/1977. Ảnh: NASA. |
Khi những con tàu thăm dò được phóng đi, các nhà khoa học không thể tính toán vành đai của Hệ Mặt Trời kéo dài đến đâu, và liệu chúng có đủ năng lượng để đi qua giới hạn đó không. Giờ đây, tàu Voyager 1 đã cách Trái Đất 22,1 tỷ km, còn Voyager 2 là 18,3 tỷ km, gần bằng một ngày tính theo vận tốc ánh sáng.
"Ban đầu chúng tôi không biết giới hạn của Hệ Mặt Trời ở đâu, và cũng chẳng biết được liệu những con tàu có thể đi được đến rìa và xuyên qua, tới không gian liên sao không", ông Stone thừa nhận.
Trong bài báo khoa học đăng trên tạp chí Nature Astronomy, chuyên gia Stone và các cộng sự chia sẻ những dữ liệu đầu tiên được Voyager 2 ghi lại khi đi ra khỏi Hệ Mặt Trời.
Các nhà khoa học chính thức xác nhận tàu thăm dò đã ra khỏi Hệ Mặt Trời và đi vào không gian liên sao (interstellar) vào ngày 5/11/2018, ở khoảng cách 119 đơn vị thiên văn (17,8 tỉ km) tính từ Mặt Trời.
 |
| Phiên bản thử nghiệm của tàu Voyager 2 trong quá trình thiết kế. Ảnh: NASA. |
Những dữ liệu Voyager 2 gửi về khi đi qua rìa của Hệ Mặt Trời bao gồm những đánh giá về các tia vũ trụ, độ plasma, các hạt tích điện và từ trường.
Chúng có những giá trị riêng dù Voyager 1 đã ra khỏi Hệ Mặt Trời năm 2012, bởi hai con tàu đi qua ở những vị trí khác nhau.
Nhờ những dữ liệu này, các nhà khoa học có thể nghiên cứu được những khác biệt của nhật quyển (heliosphere) ở những vị trí khác nhau.
Nhật quyển là một lớp bao quanh Mặt Trời, được lấp đầy gió plasma Mặt Trời và kéo dài ra các mép phía ngoài của Hệ Mặt Trời. Chính nhờ lớp nhật quyển, nhiều loại khí, bụi và tia vũ trụ trong không gian liên sao không xâm nhập được vào Hệ Mặt Trời.
Những câu hỏi không lời giải đáp
Năm 2012, khi Voyager 1 đi qua lớp ngoài của nhật quyển, được gọi là heliosheath, nó đã đo lường được một số hiện tượng vũ trụ. Tuy nhiên, máy đo plasma của Voyager 1 đã bị hỏng trước khi di chuyển tới lớp ngoài cùng của nhật quyển, gọi là nhật mãn (heliopause).
Do đó, nó không thể xác định chính xác vị trí tiếp giáp giữa lớp plasma từ gió Mặt Trời và plasma trong không gian liên sao.
Dù Voyager 2 bay theo hướng khác Voyager 1 và cách nhau 6 năm, các nhà khoa học xác định lớp nhật quyển mà hai tàu đi qua gần như tương đương nhau, và có độ dày giống nhau.
 |
| Minh họa khi hai con tàu thăm dò Voyager 1 và Voyager 2 đi ra khỏi nhật quyển, vào vùng không gian liên sao. Ảnh: NASA. |
"Giao đoạn Voyager đi ra khỏi Hệ Mặt Trời rất nhiều thứ rò rỉ. Nói cách khác, vật liệu từ Hệ Mặt Trời đã bị rò rỉ ngược ra thiên hà ở khoảng cách lên tới 1 tỷ dặm. Hiện tượng này rất khác những gì đã xảy ra với Voyager 1", Stamatios Krimigis, thành viên trong thí nghiệm năng hạt năng tích điện năng lượng thấp của nhiệm vụ Voyager, cho biết.
Các nhà khoa học vẫn chưa thể giải thích vì sao lại có sự khác biệt này, và có lẽ sẽ còn rất lâu họ mới có thể đưa một con tàu đến với vùng rìa của Hệ Mặt Trời để thử nghiệm lại. Tàu thăm dò New Horizons đã tới gần Ultima Thule, tảng đá xa nhất hệ Mặt Trời vào đầu năm 2019, nhưng sẽ không đủ nhiên liệu để đi đến rìa Hệ Mặt Trời.
"Chúng tôi giống như đang là những ông thầy bói xem voi. Mỗi ông mang một chiếc kính lúp đến sát con voi và đem về những kết quả đo lường khác nhau. Chẳng thể giải thích được ở giữa thì có những gì", ông Bill Kurth, đồng tác giả nghiên cứu, thừa nhận.
 |
| Chỉ vài năm nữa, Voyager 1 và 2 sẽ không còn đủ năng lượng để gửi thông tin về Trái Đất. Chúng sẽ tiếp tục cuộc hành trình kéo dài hàng tỷ năm của mình. Ảnh: NASA. |
Ở khoảng cách gần 20 tỷ km tới Trái Đất, Voyager 2 vẫn đang đều đặn gửi những dữ liệu về nhà. Mỗi dữ liệu mà con tàu gửi đi sẽ mất hơn 16 giờ mới về tới nơi.
Năng lượng truyền đi tương đương một chiếc đèn của tủ lạnh, và trải qua 16 giờ ánh sáng di chuyển nó đã giảm đi hơn 1 tỷ tỷ lần. Để nhận tín hiệu đó, NASA phải sử dụng một ăng-ten có đường kính 70 m.
Tuy nhiên, chúng sẽ không thể mãi gửi tín hiệu về nhà. Năng lượng hạt nhân được trang bị bên trong hai con tàu đang nguội dần. Những nhà khoa học vũ trụ cho rằng trong khoảng 5 năm nữa, chúng sẽ không còn đủ năng lượng để gửi thông tin về Trái Đất.
Sau đó sẽ là một hành trình dài vô tận.
"Hai con tàu Voyager sẽ tồn tại lâu hơn cả Trái Đất. Chúng sẽ đi theo quỹ đạo của riêng mình trong 5 tỷ năm hoặc lâu hơn nữa. Khả năng chúng va phải một vật thể khác trong vũ trụ gần như bằng 0", ông Bill Kurth dự đoán.
