Sứ mệnh Voyager của NASA đến Mộc tinh, Thổ tinh và biên giới của hệ mặt trời đã khiến nhiều nhà khoa học bận rộn trong suốt 35 năm qua. Mark Williamson thuật lại chi tiết các nhà khoa học đã không ngừng hào hứng và sáng tạo khoa học như thế nào trong một dự án dài hạn như thế.
Hải Vương tinh và Triton. (Ảnh: NASA/JPL/Voyager 2)
Vào mùa hè năm 1977, khi giai điệu các ca khúc của David Soul, Abba và Hot Chocolate phát ra từ những chiếc máy radio transistor của họ, đa số sinh viên vật lí đang bận rộn nhồi nhét thêm một cặp đuốc lửa nhiệt tình vào ba lô hành trang của họ chuẩn bị cho một chuyến đi trên những tuyến đường cao tốc ở Bắc Mĩ hay trên đường sắt ở châu Âu. Một vài người biết rằng hai phi thuyền Voyager sắp được phóng lên vào quỹ đạo của riêng chúng, lần lượt vào ngày 20 tháng 8 và 5 tháng 9, 1977, hướng đến những hành tinh khí khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta. Nhưng ngay cả những người khát khao dõi theo sự phát triển của những phi thuyền thám hiểm hành tinh tiên phong này cũng không thể nào đoán nổi rằng sứ mệnh thám hiểm Voyager sẽ tiếp tục hoạt động, không hề giảm sút, trong suốt quãng đời sự nghiệp nghiên cứu của họ.
Một trong những nhà vật lí khi đó là Linda Spilker, bà tốt nghiệp vào đầu năm 1977 và xin việc làm tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) ở Pasadena, một vùng ngoại ô yên tĩnh và tươi xanh của thành phố Los Angeles. “Cuộc phỏng vấn diễn ra suôn sẻ và tôi được nhận vào làm,” Spilker nhớ lại. “Tôi có cơ hội chọn giữa nghiên cứu sứ mệnh Viking mở rộng hoặc một sứ mệnh mới tên gọi là Voyager. Chưa từng nghe nói tới Voyager, tôi đã hỏi “Voyager sẽ đi đâu?’” Khi nghe nói phi thuyền sẽ đến thăm Mộc tinh, Thổ tinh và có lẽ còn đến Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh, bà lập tức đáp ngay: “Tôi đăng kí!”
Nhà khoa học dự án JPL cho Voyager lúc ấy – và là người được sánh ngang với sứ mệnh – là Edward Stone. Stone đến Viện Công nghệ California (Caltech), cơ quan điều hành JPL trực thuộc NASA, vào năm 1964 để giúp xây dựng một chương trình nghiên cứu về vật lí vũ trụ. Ngày nay, ông là giáo sư vật lí tại Caltech và – là bằng chứng cho sự đóng góp lâu dài của ông cho sứ mệnh – vẫn là nhà khoa học chính của Voyager tại JPL. Còn với Spilker, bà làm việc với Voyager từ đầu năm 1977 cho đến khi nó bay qua Hải Vương tinh vào năm 1989 và hiện nay là nhà khoa học dự án cho sứ mệnh Cassini đến Thổ tinh, bà tham gia dự án này từ năm 1988.
Nhìn thoáng qua quãng đời sự nghiệp của hai nhà khoa học này cho thấy các sứ mệnh NASA dài hạn vẫn giữ được ý nghĩa “công việc cả đời người” quen thuộc với các công nhân hồi thập niên 1970. Nhưng biết rằng các sứ mệnh hành tinh mất nhiều năm để lên kế hoạch và phi thuyền vũ trụ sau đó phải mất nhiều năm nữa mới đi tới mục tiêu của chúng, vậy đâu là cái giữ cho các nhà khoa học hành tinh tập trung vào công việc và đam mê đủ mức để dành cả một quãng đời tươi đẹp của họ cho cái về cơ bản là một dạng công nghệ cao của sự thu thập dữ liệu?
Các sứ mệnh hiện nay của Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực được tóm tắt trong bảng hiển thị này bên ngoài phòng điều khiển chính của nó. Thời gian kể từ khi phóng từng sứ mệnh được thể hiện ở góc trên bên phải. Dẫn đầu trong bảng kê là hai phi thuyền Voyager với hơn 34 năm, sau đó là Cassini với 14 năm. Tại góc dưới cùng của danh sách, bảng hiển thị T – 266 ngày và đếm ngược đến ngày phóng sứ mệnh Tàu khảo sát Khí quyển và Môi trường Bụi Mặt trăng (LADEE). Bức ảnh được chụp vào ngày thứ 130 của năm 2012 (9 tháng 5). (Ảnh: Mark Williamson)
Những tham vọng lớn
Thập niên 1970 là những ngày tháng nóng bỏng trong công cuộc thám hiểm vũ trụ đối với NASA, với các chương trình Apollo chiếm lĩnh phần lớn vũ đài khoa học lúc bắt đầu thập niên. Nhưng các nhà khoa học đang nhìn ra xa hơn nữa. Phi thuyền bay ngang qua Kim tinh và Hỏa tinh đã tiến hành thành công vào đầu năm 1962 và 1965, tương ứng với Mariner 2 và 4, và khâu chuẩn bị đang tiến hành cho sứ mệnh tiếp đất Mars-Viking. Mục tiêu tiếp theo là những hành tinh khí khổng lồ.
Là một “cảm giác lần đầu” vượt ngoài vành đai tiểu hành tinh, nơi vây trọn bốn hành tinh nhóm trong (Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất và Hỏa tinh), một cặp phi thuyền 250 kg tên gọi là Pioneer 10 và 11 đã được phóng về phía Mộc tinh vào năm 1972 và 1973, và chúng dã tiến hành những sứ mệnh bay sớt qua tương ứng vào năm 1973 và 1974. Một sự kết hợp của những tên lửa mạnh, bệ phóng thuận lợi và phi thuyền tương đối nhẹ kí đã đưa đến thời gian hành trình hết sức ngắn, mang đến ấn tượng sai lầm rằng thám hiểm hệ mặt trời có thể được thực hiện trên quy mô của một luận án tiến sĩ điển hình.
Trong khi đó, việc tài trợ gặp khó khăn và một sứ mệnh “Grand Tour” phung phí đến Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh và xa hơn nữa – được lên kế hoạch do hệ quả của sự sắp thẳng hàng tình cờ của các hành tinh – đã bị hoãn lại. Tuy nhiên, mọi việc chưa chấm dứt ở đó. Như Stone giải thích, “Khi NASA quyết định vào đầu năm 1972 rằng ngân quỹ sẽ không chi cho một sứ mệnh như thế, JPL đã đề xuất ‘Mariner Mộc tinh Thổ tinh 1977’, một hành trình bốn năm ít tốn kém hơn nhiều đến Mộc tinh và Thổ tinh”. Sứ mệnh sau đó được đặt tên lại là Voyager và vào năm 1977 thì hai phi thuyền chị em đã được phóng lên Mộc tinh và xa hơn nữa.
Sau khi bay sớt qua Thổ tinh vào năm 1980 và 1981, Voyager 1 đã nhắm tới mặt phẳng của hệ mặt trời và tiến tới rìa của nó, trong khi Voyager 2 thì tiếp tục hành trình đến Thiên Vương tinh (năm 1986) và Hải Vương tinh (năm 1989, 12 năm sau khi rời bệ phóng). Theo Stone, khả năng thám hiểm vượt ngoài các hành tinh là một bộ phận của kế hoạch khoa học cho Grand Tour. Vào năm 1970, các nhà thiên văn đã nhận ra rằng sự giãn siêu thanh của nhật hoa mặt trời, gọi là gió mặt trời, tạo ra một bọt bóng plasma khổng lồ xung quanh Mặt trời. Gọi là nhật quyển, cái bọt bóng đó ôm lấy tất cả các hành tinh và đóng vai trò là một tấm chắn trước gió sao, ngăn chặn sự đi vào của tia vũ trụ từ bên ngoài. “Một sứ mệnh đến không gian giữa các sao sẽ mang đến cơ hội đầu tiên xác định trực tiếp cái gì ở bên ngoài đang tiến vào,” Stone nói, ông lí giải nguyên do có sự phân chia sứ mệnh Voyager.
Voyager 1 chính thức bắt đầu Sứ mệnh Sao Voyager vào ngày 1 tháng 1 năm 1990, qua mặt Pionner 10 đã quá cố từ lâu trở thành vật thể xa nhất của nhân loại vào ngày 17 tháng 2 năm 1998.
Một ngọn núi lửa trên vệ tinh Io của Mộc tinh (trái) và Đốm Đỏ Lớn của Mộc tinh (màu giả), do Voyager 1 chụp vào năm 1979. (Ảnh: NASA/JPL/Voyager)
- Mark Williamson (Physics World, tháng 12/2012)
