Một số thông tin về kính thiên văn không gian Hubble HST

0
58

Nội Dung Chính Trong Bài Viết

Một số thông tin về kính thiên văn không gian Hubble HST

Kính Thiên văn Không gian Hubble là  kính quang học cất cánh trong quỹ đạo to nhất hiện tại. Với tấm gương phản chiếu đường kính 2,4 mét   & được ở cao hơn  tầng khí quyển cho phép nó  chụp những hình sắc nét.  Hệ thống quang học của nó đã được  sửa chữa  năm 1993. Các nhà thiên văn dùng  HST để tìm hiểu khoa học,  ước lượng tuổi  & thành phần cấu trúc của vũ trụ,  những thiên hà mà trước  kia chưa từng biết đến, sự đương nhiên của các lỗ đen ở giữa các thiên hà,  sự tạo các vùng sao & sự hiểu biết hơn về tiến trình vật lý trong vũ trụ tất cả chúng ta. Một kính thiên văn không gian cho thế hệ kế tiếp  (NGST Next Generation Space Telescope) có vẻ sẽ được phóng  lên khoảng năm 2007.   

 

Trích quyển “Trinh Xuan Thuan, un astrophysicien” (Phạm Văn Thiều dịch)

Spitzer đã có những đóng góp rất căn bản cho lý thuyết về môi trường giữa các tại sao & về sự tiến hóa động của các đám sao cầu.

Chính ông là cha đẻ của kính thiên văn không gian đưa tên Hubble, được tàu con thoi mang lên quỹ đạo trong tháng 4 năm 1990. Ngay từ cuối những năm 1940, ông đã chỉ ra sáng kiến mang lên quỹ đạo bên trên bầu khí quyển của Trái Đất một kính thiên văn lớn có khả năng bắt được cả ánh sáng hồng ngoại, chứng kiến lẫn tử ngoại. Sáng tạo này được đề nghị sớm gần chục năm, trước khi vệ tinh trước tiên được phóng lên Vũ trụ vào năm 1957. Ban đầu không ai tin là điều đó có vẻ làm được. Spitzer phải tốn hàng chục năm mới thuyết phục được cộng đồng các nhà thiên văn về ích lợi của dự án & thuyết phục được Quốc hội Mỹ chấp thuận cấp kinh phí. Ban đầu, lẽ ra kính cần phải có một gương đường kính 3m, nhưng do giới hạn về kinh phí, nên cuối cùng rút lại chỉ còn 2,4m.

Hubble không hoạt động ngay mau chóng như người ta ước ao. Sau khoảng thời gian mang lên quỹ đạo, các nhà thiên văn mới nhận ra rằng gương của cái kỳ quan công nghệ thực sự này có một sai hỏng nghiêm trọng. Kính thiên văn nhìn bị nhòe! Điều này đã gây nên sự thất vọng khủng khiếp. Tuy bị mắc tật cận thị như thế, nhưng Hubble cũng đã gửi về cho chúng tôi hề thông tin về các thiên thể sáng như các hành tinh trong hệ Mặt Trời hoặc các sao & các thiên hà gần. Việc giải quyết nhờ những kỹ thuật tin học tinh vi ở mặt đất đã cho phép sửa được tật cận thị đó của kính Hubble. Ngoài ra so với các thiên thể sáng yếu, ví dụ như các hệ hành tinh quay quanh những người nổi tiếng khác hay các thiên hà ở rất xa thì nó hoàn toàn không thu bắt được. May thay nó đã không bị NASA bỏ rơi. Vào cuối năm 1993, trong một sứ mệnh ngoạn mục của tàu con thoi không gian, các nhà du hành Vũ trụ của NASA, trong một vũ điệu siêu thực không trọng lượng khi quay quanh Trái Đất cứ 90 phút một vòng & ở cách mặt đất hàng trăm kilômét, đã lắp đặt thành công một hệ thống thấu kính để sửa tật cận thị của kính Hubble. Nói nôm na là họ đã đeo kính cận cho nó! Lúc này kính Hubble đã có vẻ nhìn Vũ trụ với toàn bộ độ sắc nét tuyệt vời của nó. Hubble cho phép tất cả chúng ta bội thu các phát minh kỳ diệu – những phát minh sẽ làm biến đổi quan điểm của tất cả chúng ta về toàn cầu.

Những kính thiên văn được mang lên quỹ đạo trước Hubble đều có hai điểm yếu. Trước nhất là chúng quá nhỏ (đường kính gương của chúng thường không quá 1m) & sau nữa là chúng có tuổi thọ rất giới hạn vì các bộ pin mặt trời phân phối năng lượng cho chúng đều ngừng hoạt động sau một hoặc hai năm. So với kính Hubble không có hai vấn đề đó: nó có một gương đường kính tới 2,4m & vì thế trong khoảng thời gian khẳng định đã cho nó nhận được nhiều ánh sáng hơn. Chính vì như thế nó nhìn được những đối tượng sáng yếu hơn, tức ở xa hơn & vì thế nhìn được sớm hơn. Người ta ước ao rằng nó có vẻ lần trái lại theo thời gian tới thời điểm khoảng 2-3 tỷ năm sau Big Bang, khi mà các thiên hà còn đang trong tiến trình chào đời. Còn về tuổi thọ thì ít nhất nó cũng tồn tại được khoảng 15 năm. Lại nữa, nó được mang lên quỹ đạo ở khoảng cách mà tàu con thoi của Mỹ có vẻ lui tới được & nếu như những dụng cụ trên đó có hư hại theo thời gian hoặc đã cổ lỗ sĩ về mặt công nghệ thì các nhà du hành Vũ trụ có vẻ sẽ tới thay thế. Người ta dự liệu cứ ba năm lại lên bảo trì một lần. Thậm chí người ta còn có vẻ mang nó trở về Trái Đất để thay bằng một kính hoàn toàn mới.

Nói thế nhưng tất cả chúng ta cũng cần trân trọng những vệ tinh nhỏ, chúng cho phép tất cả chúng ta tìm tòi Vũ trụ gần & hé mở với tất cả chúng ta nhiều điều mới mẻ. Tôi đặc biệt nghĩ tới sự thám hiểm hệ Mặt Trời được thực hiện bởi hai con tàu khảo sát Voyage 1 & 2. Chúng đã hé lộ với tất cả chúng ta về những cảnh quan lạ kỳ trên bốn hành tinh Thổ, Mộc, Thiên Vương & Diêm Vương cùng với gần 60 mặt trăng. Chúng cũng cho loài người một quan điểm mới về tính đơn nhất & sự mong manh của hành tinh xanh tuyệt đẹp của tất cả chúng ta, hành tinh duy nhất có sự sống.

Tôi đã từng nói với ông rằng các thiên thể phát toàn bộ các ánh ý tưởng nên cái mà người ta gọi là “phổ điện từ” & mắt ta chỉ cảm giác được ánh sáng thấy được, ánh sáng được đưa bởi một hạt có tên là photon & được đặc trưng bởi năng lượng của hạt đó. Theo trật tự năng lượng giảm dần đầu tiên ta có tia gamma, tia X rồi sau đó tới tia tử ngoại – các photon có năng lượng cao của nó bị khí quyển chặn lại, điều này thật may mắn cho tất cả chúng ta vì chúng rất độc hại so với sự sống – rồi sau nữa là những photon của ánh sáng thấy được, photon hồng ngoại & cuối cùng là những photon sóng cực ngắn & sóng vô tuyến. Chỉ có ánh sáng thấy được & sóng vô tuyến là không bị bầu khí quyển của Trái đất hấp thụ. Mà để xem xét được Vũ trụ với tất cả sự sung túc của nó, thì nhà thiên văn cần tới toàn bộ các loại ánh sáng hiện có. Nếu tất cả chúng ta chỉ giam mình trong vùng ánh sáng thấy được thì điều này cũng chẳng khác gì mắt ta chỉ nhạy với ánh sáng màu xanh. Tất cả chúng ta sẽ thấy biển xanh nhưng sẽ không thấy được màu tím nhạt của những quả táo trên các bức họa tĩnh vật của Cezanne hay màu đỏ như lửa của cảnh hoàng hôn. & khi đó tất cả chúng ta sẽ có một cái nhìn rất không đầy đủ về toàn cầu.

Một kính thiên văn trong không gian có khả năng nhận được toàn bộ các loại ánh sáng mà ta vừa liệt kê ở trên. Về phép tắc, nó nhìn cũng sắc nét hơn các kính thiên văn đặt trên mặt đất nhiều. Chuyển động của các nguyên tử trong khí quyển làm nhiễu động quỹ đạo của ánh sáng & làm cho các hình nhận được bị nhòe. Trong lúc đó, kính Hubble, do vượt lên trên bầu khí quyển, nên nó nhìn được Vũ trụ với toàn bộ độ sắc nét tuyệt vời của nó, cũng hệt như một người cận thị bất chợt được đeo kính đúng số. Lấy giả dụ, nếu một kính thiên văn đặt trên mặt đất có vẻ nhìn rõ một mẩu 4cm ở khoảng cách 4km thì kính Hubble có vẻ chứng kiến nó ở khoảng cách 10 lần xa hơn, tức là ở khoảng cách 40km. Điều này tương đương với việc phân biệt được hai đèn hậu của một xe ô tô ở khoảng cách 4000km, tức là xa cỡ 2/3 bán kính Trái Đất. Việc nhân lên gấp bội khả năng nhìn được các tỉ mỉ rất nhỏ là cực kỳ trọng yếu so với việc tìm hiểu một số thiên thể. Nhất là các quasar – những đối tượng ở gần biên cương của Vũ trụ. Tên của loại thiên thể này khởi đầu từ từ “quasistar” – có nghĩa là tựa sao. Chúng đặc & nhỏ tới mức nhìn tựa như các người nổi tiếng. Nếu người ta có vẻ chụp được tỉ mỉ hơn phần trọng tâm của chúng, người ta có vẻ sẽ có một ý niệm về “con quỷ” phân phối một năng lượng đồ sộ ngay trong lòng của chúng để phát xạ ra ngoài.

Một chẳng hạn khác là về phép tắc, kính thiên văn Hubble có vẻ chứng kiến các hành tinh quay quanh những người nổi tiếng gần nhất, tới hàng chục năm ánh sáng. Sự phát xuất hiện các hành tinh này sẽ là một cú hích ngoạn mục so với những chương trình tìm hiểu các trí tuệ ngoài Trái Đất.

Cuối cùng, ưu thế lớn thứ ba của kính thiên văn không gian là nó có vẻ xem xét được các tinh tú có độ sáng rất yếu, do ở bên ngoài bầu khí quyển khung trời hoàn toàn tối đen. Trong lúc đó, ở mặt đất, ngay tại những đài thiên văn biệt lập hẳn với ánh sáng chói lòa của các đô thị, thì khung trời cũng không hoàn toàn tối đen, bởi vì trong khí quyển Trái Đất có những hạt bụi, chúng tương tác với ánh sáng mặt trời & làm cho khung trời sáng nhờ nhờ. Trong không gian, kính Hubble có vẻ nhìn được những thiên thể sáng yếu hơn tới 40 lần. Mà như ta đã biết chứng kiến vật sáng yếu hơn tức là nhìn được xa hơn, vì thế thể tích Vũ trụ mà ta xem xét được nhờ kính Hubble tăng trưởng 100 lần. Nói một cách khác, nếu các kính thiên văn trên mặt đất hiện chỉ xem xét được 5% thể tích của Vũ trụ thì kính thiên văn không gian cần phải xem xét được 80%. Hiện giờ chắc là ông hiểu được tâm trạng vui sướng tới mức nào của các nhà thiên văn khi những nhà du hành của NASA sửa được tật cận thị của kính Hubble!

Trích bài “Vietsciences phỏng vấn GS Trịnh Xuân Thuận”  ngày 29/05/04

GS TXThuận: Chính vì vậy giới chỉ có một kính thiên  văn Hưbble, nên chỉ 13% số lần để  nghị trước tiên được chấp thuận.   Nếu mình không  nằm trong  số 13% đó thì  phải chờ  đến  năm sau. Mỗi lần đuợc  24 quỹ đạo của Hubble, mà mỗi quỹ đạo  của Hubble  là 1 tiếng  rưỡi. Trong  24 quỹ đạo này Hubble chỉ  nhìn thiên hà I Zwicky 18 & chụp ảnh đó cho riêng tôi thôi, không  ai được  quyền  thấy. Tôi xác nhận  & nghiên cứu trong  một năm. Sau một năm thì  mọi người có  quyền xử dụng những hình ảnh I Zwicky 18 này. Nhưng theo dự báo thì chỉ còn  4 năm nữa  là  Hubble sẽ không còn sử dụng được nữa  tức  là  tôi chỉ được dùng  4 lần nữa thôi.

GS TXThuận: Từ   khi shuttle Columbia bị  nổ, quốc hội cấm NASA dùng shuttle vả chăng  không  ai dám lên đó sửa. Nếu như bị  nổ  lần  nữa NASA sẽ  sập tiệm.

                                                    ***

Tin tức vể vụ sửa chữa  kính HST

Từ ngày xảy ra tai nạn Columbia, các tàu vũ trụ của NASA như bị đóng đinh xuống đất, các sứ mạng sửa chữa & bảo dưỡng kính viễn vọng Hubble cũng bị cấm đoán. Trong  lúc đó đáng  lẽ HST được cân nhắc lại từ đậy tới năm 2007, ngày mà các dụng cụ & bộ pin  điện sẽ rời bỏ nó. Đơn vị hành chánh không gian cũng đã giữ  hãng Lockheed Martin (Denver) lại với giá 330 triệu dollars để xây dựng một hỏa tiễn phóng (lanceur) có vẻ đưa lên cho Hubble các dụng cụ thay thế thiết yếu để kéo dài sứ mạng xem xét của nó.

Phòng Đại diện & Quốc hội đã chuẩn y hôm 20 tháng 11, 2004 một ngân quỹ là 16,2 tỉ dollars cho NASA cho năm 2005. Cuối cùng NASA được 822 triệu dollars hơn năm 2004, xem như tăng 6%, & 44 triệu ít hơn thổng thống  Bush đã yêu cầu.

NASA mời gọi chế tác robot sửa chữa kính viễn vọng Hubble


Hubble HST được sửa chữa.

Hubble HST được sửa chữa.

Ngày 1/6, đơn vị NASA đã chính thức mời gọi việc chế tác một robot sửa chữa kính viễn vọng Hubble. Sean O”Keele, giám đốc Cơ quan không gian Mỹ cho biết các đơn đề nghị sẽ được nộp vào giữa tháng bảy và NASA sẽ công bố việc chọn lọc trước tháng chín. Tuyên bố này đã được các hội viên Hiệp hội Thiên văn Mỹ nhiệt liệt hoan nghênh.

Ngày 1/6, cơ quan NASA đã chính thức kêu gọi việc chế tạo một robot sửa chữa kính viễn vọng Hubble. Sean O”Keele, giám đốc Đơn vị không gian Mỹ cho biết các đơn đề xuất sẽ được nộp vào giữa tháng bảy & NASA sẽ thông báo việc chắt lọc trước tháng chín. Phát ngôn này đã được các hội viên Hiệp hội Thiên văn Mỹ nhiệt liệt hoan nghênh.

Năm kia, NASA đã quyết định không tiếp tục bảo dưỡng kính viễn vọng Hubble đã hoạt động trong suốt 14 năm. Nhưng các nhà thiên văn, cùng các đại biểu & công dân Mỹ đã vận động việc cứu Hubble. Lẽ ra vào năm 2006, các nhà du hành sẽ cất cánh lên cứu kính viễn vọng nhưng vụ tai nạn của tàu con thoi Columbia trong tháng 2/2003 đã khiến sứ mạng này bị bác bỏ. Do vậy NASA quyết định gửi một robot lên sửa chữa các con quay hồi chuyển của Hubble, lắp đặt pin mới & những dụng cụ khoa học giúp kéo dài tuổi thọ của kính viễn vọng cho đến ít đặc biệt là năm 2010, & chuẩn bị các điều kiện trở về Trái đất khi Hubble không còn hoạt động. Nhưng việc chế tác một robot như thế không phải là chuyện dễ dàng.

Năng lượng của Hubble giúp vận hành kính viễn vọng & hướng về những khu vực trong vũ trụ mà các nhà thiên văn mong muốn tìm hiểu. Năng lượng này còn giúp duy trì nhiệt độ ở mức cố định & ngăn không cho sự đóng băng làm hỏng các dụng cụ.

 

Ba biện pháp cho kính thiên văn Hubble

Một tiểu ban gồm các Chuyên Viên do Đơn vị vũ trụ Mỹ (NASA) uỷ nhiệm, có trách nhiệm tìm hiểu cách kéo dài thời gian hoạt động của kính thiên văn vũ trụ Hubble, đã mang ra 3 khả năng lựa chọn phóng một, hay hai tàu con thoi để sửa chữa Hubble hoặc cho nó rơi an toàn xuống Thái Bình Dương. Nếu 3 biện pháp trên không được chấp thuận, Hubble có vẻ sẽ tự rơi vào đầu năm 2013.

Theo chiến lược, Hubble sẽ ngừng hoạt động vào năm 2010 & thay thế nó là kính thiên văn vũ trụ James Webb, sẽ được mang lên quỹ đạo trong tháng 8/2011. Hubble được phóng hồi năm 1990 & là bước bộc phát của nghề thiên văn. Nó xem xét vũ trụ song không chịu ảnh hưởng của khí quyển trái đất, chụp những hình ảnh tuyệt vời nhất về Hoả tinh, giúp con người xác nhận tuổi của vũ trụ, phân phối bằng cớ về lỗ đen, cảnh chào đời của các người nổi tiếng & cách chúng tạ thế. Không những thế, nó còn nắm bắt quang cảnh ngoạn mục về vụ va chạm giữa sao chổi Shoemaker-Levy 9 & Mộc tinh, thu thập bằng cớ về sự co giãn của vũ trụ.

Các nhà thiên văn đã tới thăm Hubble 4 lần để cải tiến & sửa chữa, gần đây đặc biệt là chuyến thăm của tàu con thoi Columbia vào năm 2002 với trách nhiệm lắp đặt camera thăm dò hiện đại. NASA dự định bảo trì cỗ máy này một lần nữa trước khi kéo nó ra khỏi quỹ đạo.

Trước khi xảy ra thảm hoạ tàu Columbia vào ngày 1/2/2003, NASA còn dự định phóng tàu để mang Hubble trở về trái đất, triển lẵm nó tại Viện bảo tàng vũ trụ & hàng không. Theo tiểu ban độc lập, chẳng thể chắc cú về các chuyến cất cánh sửa chữa Hubble trong tương lai kể từ sau vụ tai nạn tàu Columbia.

Tiểu ban đề nghị 3 khả năng lựa chọn lên NASA. Đó là:

– Phóng tàu con thoi sửa chữa Hubble vào năm 2005 & 2010 nhằm tận dụng tối đa hiệu suất khoa học của nó.

– Phóng một tàu con thoi lên Hubble trước cuối năm 2006 để lắp đặt các dụng cụ tiên tiến hơn & thay thế con quay hồi chuyển.

– Nếu không có tàu con thoi, phóng một phi thuyền để lắp đặt một module đẩy, làm cho Hubble rơi xuống Thái Bình Dương.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Khoa học vũ trụ
XEM THÊM  Tên lửa Patriot lại lập công ở Trung Đông, Mỹ “nở mày, nở mặt”