Tổng quan về tàu Voyager 2

0
43

Tàu vũ trụ Voyager 2 là một tàu vũ trụ không người lái liên hành tinh được phóng đi ngày 20 tháng 8 năm 1977. Cả tàu vũ trụ Voyager 2 & Voyager 1 đều được kiến trúc, tiến triển, & chế tác tại Jet Propulsion Laboratory gần Pasadena, California.

Tương đương về cách thức & thiết bị với tàu chị em trong Chương trình Voyager của mình là Voyager 1, Voyager 2 được phóng đi với một quỹ đạo thấp & cong hơn, cho phép nó được giữ trong bề mặt Hoàng Đạo (bề mặt của Hệ mặt trời) để nó có thể tới được Sao Thiên Vương & Sao Hải Vương nhờ sử dụng trợ giúp cuốn hút khi nó cất cánh qua Sao Thổ năm 1981 & Sao Thiên Vương năm 1986.

Tổng quan về tàu Voyager 2
Tàu Voyager 2.

Vì quỹ đạo được lựa chọn này, Voyager 2 chẳng thể tiếp cận gần với Mặt Trăng lớn của Sao Thổ là Titan như con tàu chị em của mình. Ngoài ra, Voyager 2 thực sự đã biến thành tàu vũ trụ trước tiên & duy nhất cất cánh qua Sao Thiên Vương & Sao Hải Vương, & chính vì vậy đã giải quyết Đại Du Hành Liên Hành Tinh. Đây là buổi lễ diễn ra bởi một sự xếp đặt thẳng hàng hiếm gặp của các hành tinh bên ngoài (176 năm mới xảy ra một lần).

Loading…

Tàu vũ trụ Voyager 2 đã thực hiện chuyến cất cánh không người lái có hiệu quả nhất, tới thăm toàn thể bốn hành tinh phía ngoài & các hệ Mặt Trăng cùng vành đai của chúng, gồm cả hai chuyến thăm trước tiên tới Sao Thiên Vương & Sao Hải Vương chưa từng được tìm tòi. Voyager 2 có hai camera cảm biến vidicon & một bộ thiết bị khoa học khác để tiến hành tổng hợp trong các bề dài sóng cực tím, hồng ngoại, & radio, cũng như để đo các phần tử dưới nguyên tử trong không gian bên ngoài, gồm cả các tia vũ trụ.

Hồ sơ phi vụ tàu Voyager 2

Voyager 2 ban đầu được xếp đặt chiến lược để trở thành Mariner 12, một sự mở rộng của các tàu vũ trụ thuộc chương trình Mariner.

Tàu vũ trụ Voyager 2 được phóng đi ngày 20 tháng 8 năm 1977, từ Mũi Canaveral, Florida, Hoa Kỳ trên một hoả tiễn phóng Titan IIIE/Centaur, trong một phi vụ hoàn mỹ không gặp bất kỳ chướng ngại nào vào đúng quỹ đạo. Một số tuần sau, những người điều khiển mặt đất của chương trình Voyager gặp phải một vấn đề sau lần phóng trước tiên với Voyager 1, & họ quên gửi mã nguồn cải tiến trọng yếu cho Voyager 2. (Các tàu vũ trụ này đã được lập trình để chờ một thông điệp radio theo một số dạng từ Mạng Lưới Không Gian Sâu ít nhất mỗi lần một tuần để kiểm soát xem các hệ thống radio của chúng còn hoạt động hay không).

Sai sót này trong việc nhận tín hiệu radio khiến Voyager 2 tắt thiết bị nhận radio chính của nó & chuyển sang sử dụng thiết bị nhận đề phòng tương đương, với một hư hại nhẹ. Trong công cuộc bật tắt chuyển giữa hai máy thu nạp trong vài lần, một cầu chì trong nguồn cấp điện 1 chiều của dòng sản phẩm thu chính bị nổ, làm nó ngừng hoạt động trọn đời. Vì vậy từ thời điểm đó về sau toàn thể phi vụ phải dựa theo máy thu đề phòng.

Tổng quan về tàu Voyager 2
Voyager 2 được phóng đi ngày 20 tháng 8 năm 1977 bằng một hoả tiễn Titan IIIE/Centaur.

Những khổ cực khi phóng tàu Voyager 2

Các con quay hồi chuyển & laptop của Voyager 2 đã hoạt động trong công đoạn phóng của hoả tiễn Titan/Centaur, giám sát chuỗi các buổi lễ, để các hệ thống này đảm nhận việc điều khiển tư thế & các tính năng khác của tàu vũ trụ ngay sau khoảng thời gian tách khỏi tầng cuối cùng của hoả tiễn Centaur. Nhưng ở thời điểm đó, điều không trông chờ đã xảy ra: laptop của Voyager 2 gặp một sự “mất thăng bằng” rôbốt. Trong hiện trạng lầm lẫn, nó đã bật các cảm ứng đề phòng một cách không thiết yếu, khiến các “cảm biến” của nó ngừng hoạt động.

Laptop điều khiển cất cánh mất phương hướng của Voyager 2 tiếp tục bị ngắt khỏi các hoả tiễn bố trí mạnh của Voyager ở thời điểm đó, chính vì vậy nó không gây ra thiệt hại cho vụ phóng trong thời gian phóng. Hệ thống điều khiển tư thế của Centaur tiếp tục chịu nhiệm vụ, không gặp phải hiện tượng “mất thăng bằng” &, theo đúng chiến lược, đã sửa chữa sự mất cân đối này của dòng sản phẩm tính của Voyager ngay trước khi tách nhau.

Từ trọng điểm điều khiển tàu vũ trụ, các kỹ sư & kỹ thuật viên xem xét một cách bất lực những trò hề của cái máy tính đã mất phương hướng của Voyager 2. Một giờ 11 phút sau vụ phóng, hoả tiễn nhiên liệu rắn của riêng Voyager 2 hoạt động trong 45 giây, để tăng động lượng lần cuối cho nó để đủ sức tới Sao Mộc.

XEM THÊM  10 tên lửa không đối không đáng sợ nhất thế giới

Một & một nửa phút sau khoảng thời gian hoả tiễn chính của Voyager 2 ngừng hoạt động, cánh tay khớp nối dài ba mét giữ camera & các thiết bị cảm ứng từ xa khác mở ra & hoạt động theo chiến lược. Sau đó, laptop của Voyager 2 một lần nữa cảm thấy hiện trạng nguy cấp vì một số nguyên nhân. Lần này nó chuyển sang một bộ điều khiển khác & kích hoạt các van để làm chủ các luồng khí phụt nhỏ để ổn định tư thế của nó trong vũ trụ. “Người bạn ruột” robot của Voyager 2 (chương trình điều khiển của nó) sau đó nghi ngờ một số phần của dòng sản phẩm tính trong một cố gắng điên rồ nhằm sửa chữa sự sai hướng mà nó phát xuất hiện.

Ở thời điểm này, Voyager 2 sau các quy trình thông thường mà các kỹ sư của Jet Propulsion Laboratory đã thiết lập thuộc máy tính để khắc phục các hiện trạng nguy cấp cho tàu vũ trụ robot trong không gian xa—mất phương hướng điều khiển tư thế. Voyager 2 tắt đa phần liên lạc với Trái Đất nhằm khởi đầu chỉnh lại hướng.

Bảy mươi phút trôi qua trong lúc Voyager 2 tự mình tìm kiếm Mặt trời với một cảm ứng để seting 1 điểm hướng. Cuối cùng Voyager 2 phát sóng radio về phía Trái Đất nhắc nhở rằng nó đã hoạt động bình bình. Tới thời điểm này ta vẫn không biết liệu các cảm ứng dày đặc trên đó có hoạt động sai không, hay các laptop số trên tàu đã hư hại.

Việc tìm kiếm lỗi thuộc máy tính của Voyager 2 khi ấy được thực hiện trên giả định đau lòng rằng nó sẽ chỉ bị gây ra bởi một lỗi Hartware khi đã cách Trái Đất hàng trăm triệu dặm. Trong buổi lễ đó, Voyager 2 sẽ thậm chí chẳng thể seting các liên hệ nguy cấp với những người điều khiển cất cánh, họ chẳng thể trợ giúp nó ở khoảng cách ấy, trong bất kỳ trường hợp nào.

Voyager 2 đã được lập trình để hầu hết tắt mọi liên lạc với Trái Đất trong những tình huống nguy cấp ở sâu trong vũ trụ như thế & để tự sửa chữa. Ngoài ra, các quy trình đó đã được khởi động ngay sau khoảng thời gian phóng, khi lẽ ra chúng không được xảy ra. Chẳng hề có lỗi Hartware nào trong laptop—chỉ là một thiết lập nhầm nhỏ nhưng cực kỳ nghiêm trọng của các thiết bị đo tư thế trong laptop trên tàu.

Gặp sao Mộc

Lần tiếp cận Sao Mộc gần nhất diễn ra ngày 9 tháng 7 năm 1979. Nó cất cánh vào trong khoảng cách 570,000 km (350,000 dặm) từ các đám mây cao nhất trên hành tinh này. Nó đã phát hiện một số vành đai chung quanh Sao Mộc, cũng như hoạt động núi lửa bên trên Mặt Trăng Io.

Đốm Đỏ Lớn được tìm tòi là một cơn lốc cầu kỳ đang đi theo hướng ngược chiều kim đồng hồ. Một mạng lưới các cơn lốc & xoáy lốc bé hơn đã được tìm ra trên khắp dải mây.

Việc phát hiện các hoạt động núi lửa trên Mặt Trăng Io là tìm tòi lớn nhất không được trông chờ tại Sao Mộc. Đây là lần trước tiên các hoạt động núi lửa được xem xét thấy trên một vật thể khác trong Hệ mặt trời. Cùng nhau, hai tàu Voyager đã xem xét những vụ phun trào của chín núi lửa trên Io, & có chứng cớ rằng những vụ phun trào khác cũng từng xảy ra giữa hai lần cất cánh ngang của các tàu Voyager.

Mặt Trăng Europa trổ tài các đặc tính gồm rất nhiều các đường kẻ cắt nhau trong những bức ảnh có độ sắc nét thấp từ Voyager 1. Ban đầu, các nhà khoa học tin rằng các đặc tính này có thể là các vết nứt sâu, gây ra bởi hiện trạng trôi dạt lớp áo hay các công cuộc kiến tạo. Ngoài ra, các bức ảnh chụp gần có độ sắc nét cao của Voyager 2, khiến các nhà khoa học bối rối: Các đặc tính quá thiếu cao độ địa hình khiến một nhà khoa học đã diễn tả chúng, chúng “có thể đã được sơn lên bằng một chiếc bút dạ.” Europa có hoạt động ở bên trong vì nhiệt thuỷ triều ở mức độ bằng khoảng một phần mười của Io. Europa được cho rằng có lớp vỏ mỏng (dày chưa tới 30 kilômét hay 18 dặm) gồm băng nước, có thể nổi trên một hải dương sâu 50 kilômét (30 dặm).

Hai vệ tinh mới, nhỏ, Adrastea & Metis, đã được tìm ra với quỹ đạo ngay ở bên ngoài vành đai. Một vệ tinh mới thứ ba, Thebe, đã được phát hiện giữa các quỹ đạo của Amalthea & Io.

Gặp sao Thổ

Tổng quan về tàu Voyager 2
Sao Thổ được chụp bởi Voyager 2.

Lần tiếp cận gần nhất với Sao Thổ diễn ra ngày 26 tháng 8 năm 1981.

Khi đang cất cánh qua phía sau Sao Thổ (khi được nhìn từ Trái Đất), Voyager 2 đã thám hiểm khí quyển trên cao của Sao Thổ với đường nối radio của nó để thu thập thông tin về nhiệt độ & mật độ khí quyển. Voyager 2 phát xuất hiện rằng các mức độ áp suất cao nhất (bảy kilopascal áp suất), nhiệt độ của Sao Thổ khoảng 70 kelvin (−203°C), trong lúc những mức độ thấp nhất đo được là (120 kilopascal) nhiệt độ tăng trưởng tới 143 K (−130°C). Cực bắc được phát hiện lạnh hơn 10 kelvin, dù đây có thể là theo mùa (tìm hiểu thêm Đối mặt Sao Thổ).

XEM THÊM  Nguyệt thực là gì? Hiện tượng nguyệt thực xảy ra khi nào?

Sau thời điểm cất cánh qua Sao Thổ, dàn camera của Voyager 2 đã hướng lên trong một thời gian ngắn, khiến rủi ro mở rộng phi vụ tới Sao Thiên Vương & Sao Hải Vương gặp bất trắc, các kỹ sư của phi vụ đã đáp ứng được vấn đề này (gây ra bởi việc sử dụng quá mức khiến dầu bôi trơn của nó tạm thời bị mất), & tàu vũ trụ Voyager 2 tiếp tục cất cánh đi để thám hiểm hệ Sao Thiên Vương.

Gặp sao Thiên Vương

Tổng quan về tàu Voyager 2
Sao Thiên Vương xem xét từ khoảng cách 18 triệu km.

Lần tiếp cận gần nhất Sao Thiên Vương diễn ra ngày 24 tháng 1 năm 1986, khi Voyager 2 cất cánh vào trong 81,500 kilômét (50,600 dặm) từ các đám mây trên đỉnh hành tinh. Voyager 2 cũng từng phát xuất hiện 10 vệ tinh trước kia chưa được biết đến của Sao Thiên Vương; tìm hiểu khí quyển độc nhất của hành tinh, gây ra bởi độ nghiêng trục 97.8°Của nó; & suy xét hệ thống vành đai Sao Thiên Vương.

Sao Thiên Vương cụ thể là hành tinh lớn thứ ba (Sao Hải Vương có khối lượng to hơn, nhưng thể tích bé hơn) trong Hệ mặt trời. Nó quay quanh Mặt trời ở khoảng cách khoảng 2.8 tỷ kilômét (1.7 tỷ dặm), & giải quyết một vòng sau 84 năm. Độ dài một ngày trên Sao Thiên Vương như Voyager 2 tổng hợp là 17 giờ, 14 phút. Sao Thiên Vương là độc nhất trong số các hành tinh có trục nghiêng khoảng 90°, có nghĩa trục của nó hầu hết đồng thời, chứ không vuông góc với bề mặt ecliptic. Độ nghiêng trục quá lớn này được cho rằng kết quả của một va chạm giữa hành tinh Thiên Vương đang tạo dựng với một vật thể cỡ hành tinh khác trong lịch sử Hệ mặt trời. Với độ nghiêng trục dị thường của nó, với các vùng cực của Sao Thiên Vương liên tục thu được ánh sáng Mặt trời hay bị che khuất trong nhiều năm, các nhà khoa học hành tinh không chắc rằng điều gì sẽ xảy ra khi xem xét hay tổng hợp Sao Thiên Vương.

Voyager 2 thấy rằng một trong những hiệu ứng đáng kinh ngạc nhất của việc quay sang bên của Sao Thiên Vương là hiệu ứng trên đuôi của từ trường hành tinh. Nó cũng bị nghiêng khoảng 60 độ đối với trục quay của Sao Thiên Vương. Đuôi từ trường của hành tinh được trổ tài bị vặn xoắn bởi Sao Thiên Vương thành một hình nút bần dài theo sau hành tinh. Sự hiện diện của từ trường mạnh của Sao Thiên Vương chưa từng được biết đến cho tới khi Voyager 2 đến.

Các vành đai bức xạ của Sao Thiên Vương được phát hiện có độ dày đặc như các vành đai của Sao Thổ. Mật độ phát xạ bên trong các vành đai Sao Thiên Vương khiến sự bức xạ sẽ “nhanh chóng” tối đi -trong 100,000 năm- bất kỳ methane nào bị bẫy trong các mặt phẳng băng của các mặt trănb bên trong & các phần tử vành đai. Kiểu tối đi này có thể đã góp thêm phần vào những mặt phẳng tối của các Mặt Trăng & các phần tử vành đai, hầu hết đều có màu xám tối.

Một quầng sương mù trên cao được phát hiện chung quanh cực có tia nắng của Sao Thiên Vương. Khu vực này cũng được phát hiện phát ra một lượng lớn ánh sáng cực tím, một hiện tượng được gọi là “dayglow.” Nhiệt độ khí quyển bình quân khoảng 60 K (âm 350 độ Fahrenheit/âm 213 độ Celsius). Đáng kinh ngạc, cực tối & cực được chiếu sáng, & đa phần hành tinh có nhiệt độ hầu hết nhau ở các đám mây trên đỉnh.

Gặp sao Hải Vương

Tổng quan về tàu Voyager 2
Ảnh Voyager 2 chụp Sao Hải Vương.

Lần tiếp cận gần nhất của Voyager 2 với Sao Hải Vương diễn ra ngày 25 tháng 8 năm 1989.[6][7] Bởi đây là hành tinh cuối cùng trong Hệ mặt trời của các bạn mà Voyager 2 có thể tới thăm, Nhà khoa học Chỉ huy Dự án, các member đội, & những người điều khiển cất cánh quyết định cũng thực thiện một chuyến cất cánh ngang vệ tinh lớn duy nhất của Sao Hải Vương, Triton, để thu thập được càng nhiều thông tin càng tốt về Sao Hải Vương & Triton, không cần biết đến Voyager 2 sẽ cất cánh khỏi Sao Hải Vương ở góc nào. Đây không khác gì như trường hợp Voyager 1 gặp Sao Thổ & vệ tinh lớn của nó là Titan.

Thông qua các thí nghiệm quỹ đạo cất cánh gặp mặt được tiến hành nhiều lần xuyên qua hệ Sao Hải Vương trước đây, những người điều khiển cất cánh đã tìm thấy cách nhanh nhất để Voyager 2bay xuyên qua hệ Sao Hải Vương-Triton. Bởi bề mặt của quỹ đạo Triton nghiêng khá lớn đối với bề mặt Ecliptic, thông qua những bố trí giữa chặng, Voyager 2 được hướng vào một đường cất cánh cách cực bắc Sao Hải Vương nhiều nghìn dặm. Ở thời điểm đó, Triton ở phía sau & phía dưới (phía nam của) Sao Hải Vương (ở góc khoảng 25 độ bên dưới bề mặt Ecliptic), gần với apoapsis quỷ quỹ đạo elíp của nó. Lực kéo cuốn hút của Sao Hải Vương làm cong quỹ đạo của Voyager 2 xuống theo hướng về Triton. Trong chưa tới 24 giờ, Voyager 2 đã vượt mặt khoảng cách giữa Sao Hải Vương & Triton, & sau đó nó xem xét bán cầu bắc của Triton khi Voyager 2 đã vượt mặt cực bắc của Triton.

XEM THÊM  Bộ Sao CÔ THẦN -QUẢ TÚ – Học Tử Vi

Hiệu ứng thực & cuối cùng trên quỹ đạo của Voyager 2 là làm cong đường cất cánh của nó về phía nam xuống dưới bề mặt Ecliptic khoảng 30 độ. Voyager 2 luôn nằm trên đường cất cánh này, & chính vì vậy, nó thám hiểm không gian phía nam bề mặt Ecliptic, tổng hợp các từ trường, các phần tử đưa, vân vân, tại đó, & gửi những tổng hợp về Trái Đất qua telemetry.

Khi đang ở trong vùng sát bên Sao Hải Vương, Voyager 2 đã phát xuất hiện “Đốm Đen Lớn”, & từ đó đốm này đã biệt tích, theo những xem xét bởi Kính thiên văn vũ trụ Hubble. Ban đầu được cho rằng một đám mây lớn, “Đốm Đen Lớn” sau này được giả định là một hố ở dưới vùng mây có thể chứng kiến của Sao Hải Vương.

Khí quyển Sao Hải Vương gồm hydro, heli, & methane. Methane trong thượng tầng khí quyển Sao Hải Vương hấp thụ ánh sáng đỏ từ Mặt trời, nhưng nó phản chiếu ánh sáng xanh từ Mặt trời vào không gian. Điều này giải thích vì sao Sao Hải Vương có màu xanh.

Thoát khỏi Hệ mặt trời

Bởi sứ mạng hành tinh của nó đã chấm dứt, Voyager 2 hiện được xem như là đang thực hiện một phi vụ liên sao, mà NASA hiện đang tiến hành để tìm tòi Hệ mặt trời như vậy nào bên ngoài nhật quyển. Ngày 30 tháng 8 năm 2007, Voyager 2 đã vượt mặt sốc chấm dứt vào trong nhật bao, xấp xỉ 1 tỷ dặm (1.6 tỷ km) gần Mặt trời hơn Voyager 1. Điều này bởi từ trường liên sao bản địa của vũ trụ. Bán cầu nam của nhật quyển của hệ mặt trời đang bị đẩy vào.

Ở thời điểm ngày 13 tháng 4 năm 2010, Voyager 2 ở khoảng cách khoảng 91,898 AU (13,747 tỉ km, 8,542 tỉ dặm, hay 0,001443 năm ánh sáng) từ Mặt trời, ở sâu trong đĩa phân tán, & đang cất cánh ra ngoài với vận tốc khoảng 3,264 AU mỗi năm. Nó cách xa Mặt trời gấp hai lần đối với Sao Diêm Vương, & xa phía ngoài điểm cận nhật của 90377 Sedna, nhưng vẫn chưa ở ngoài các hạn chế bên ngoài của quỹ đạo của hành tinh lùn Eris.

Voyager 2 không hướng về bất kỳ người nổi tiếng rõ ràng nào. Nếu cứ để như thế, nó sẽ cất cánh qua Sirius, hiện đang ở cách 2,6 parsec từ Mặt trời & đang đi chéo khỏi Mặt trời, ở khoảng cách 1,32 parsec (4.3 năm ánh sáng, 25 nghìn tỷ dặm) trong khoảng 296,000 năm.

Voyager 2 được chờ đợi sẽ tiếp tục truyền các thông điệp sóng radio yếu ít nhất cho tới năm 2025, hơn 48 năm từ khi nó được phóng lên.

Tổng quan về tàu Voyager 2
Đĩa Vàng Voyager.

Bên trong tàu vũ trụ có một trong hai Đĩa Vàng Voyager. Nó được dự tính gửi cho bất kỳ cách thức sự sống thông minh ngoài Trái Đất nào có thể tìm ra nó. Đĩa có những hỉnh ảnh về Trái Đất & các cách thức sự sống ở trên Trái Đất, một số thông tin khoa học, những lời chào mừng từ mọi người (chẳng hạn Tổng thư ký Liên minh quốc & Tổng thống Hoa Kỳ, & trẻ con của Hành tinh Trái Đất & một sự pha trộn, “Các âm thanh của Trái Đất”, gồm cả các tiếng động của cá voi, tiếng trẻ con khóc, tiếng sóng vỗ bờ, & nhiều loại âm nhạc.

Thực trạng hiện thời của Voyager 2

Ngày 30 tháng 11 năm 2006, một lệnh cho Voyager 2 đã bị laptop trên tàu giải mã sai – trong một lỗi bất chợt – là một lệnh bật các máy sưởi điện & từ kế của tàu. Các máy sưởi điện này vẫn được bật cho tới ngày 4 tháng 12 năm 2006, & trong thời gian đó dẫn tới một nhiệt độ lên tới trên 130 °C (266 °F), cao hơn rất nhiều đối với nhiệt độ để các từ kế được kiến trúc có thể chịu được, & một cảm ứng đã quay khỏi hướng chuẩn của nó. Vẫn chưa thể nghiên cứu & sửa chữa hoàn toàn thiệt hại gây ra với từ kế của Voyager 2, dù những cố gắng để thực hiện việc đó vẫn đang được tiến hành.

Voyager 2 ở cách Mặt trời 92 AU ở thời điểm tháng 3 năm 2010. Ngày 1 tháng 11 năm 2009, nó ở độ nghiêng -54.59° & Right Ascension 19.733 h, khiến nó ở trong chòm sao Telescopium khi xem xét từ Trái Đất.

  • Khái quát về tàu Voyager 1
Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Khoa học vũ trụ