Biết cái chưa biết
Ở một cấp độ cơ bản nào đó, động cơ thúc đẩy những sứ mệnh hành tinh này là một phần của sự truy tìm không có hồi kết của nhân loại để tìm hiểu cái chưa biết. Stone mô tả sự truy tìm này bằng cách chia cái trong phim Star Trek gọi là “tiền phương cuối cùng” thành ba cái: mở rộng kiến thức của chúng ta về những cái xung quanh mình (tiền phương kiến thức); phát triển những hệ thống mới để nghiên cứu hệ mặt trời (tiền phương công nghệ); và thật sự đưa những phi thuyền đó đến những nơi mới (tiền phương vật lí). “Việc mở rộng ba tiền phương không gian này thường liên quan đến những chuyến hành trình dài không phải là không có rủi ro gì,” Stone nói, “nhưng cơ hội tìm hiểu về sự đa dạng của các vật thể trong hệ mặt trời là không gì sánh nổi.” Phân tích của Stone là sâu sắc, nhưng không giải thích được tại sao một số nhà khoa học dành phần lớn cuộc đời sự nghiệp của họ cho một sứ mệnh dài hạn như Voyager.
>> Xem Phần 3
Spilker cho biết 12 năm bà dành cho Voyager là do cái cảm giác “là một nhà thám hiểm, là nhìn thấy những thế giới và viễn cảnh mà chưa ai từng thấy trước đó”. Đối với bà, cái hấp dẫn nằm ở chỗ chiêm ngưỡng các núi lửa trên vệ tinh Io và các mạch phun trên Triton, vẽ cấu trúc vành sao Thổ và là người đầu tiên nhìn thấy các vệ tinh của Thiên Vương tinh và các vòng ở cự li gần. “Mỗi chuyến bay sớt qua đều để lại cho tôi cái cảm giác muốn nhìn thấy nhiều hơn nữa,” bà nói.
Các nhà khoa học hành tinh có khuynh hướng sử dụng những cụm từ như “chúng tôi đang ở trên Mộc tinh”. Tất nhiên, họ muốn nói là phi thuyền của họ và các thiết bị của nó đang ở trên Mộc tinh, chứ chẳng có gì nhiều hơn nữa. Có vẻ như họ vận tải chính họ lên hành tinh đang nghiên cứu, lâng lâng thưởng thức khung cảnh từ các kính thiên văn ghi ảnh trên phi thuyền vũ trụ. Tuy nhiên, họ phải thật kiên nhẫn mới được. Mặc dù Spilker kiên trì với Voyager cho đến lúc tiếp cận Hải Vương tinh vào năm 1989, nhưng lúc ấy bà lại tham gia lập kế hoạch sứ mệnh Cassini lên Thổ tinh, một sứ mệnh vẫn tiếp tục hoạt động cho đến ngày nay. Trong khi tốc độ triển khai Voyager trong hệ mặt trời không nhanh cho lắm, thì với Cassini tiến độ còn ‘rùa bò’ hơn. “Một trong những cái bất mãn khi làm việc với Cassini là tôi phải chờ lâu hơn rất nhiều, cho đến năm 1997 thì mới phóng lên, rồi chuyến hành trình dài ngày đi Thổ tinh, rồi đi vào quỹ đạo và thu thập dữ liệu vào năm 2004,” bà nói.
Nguyên do Cassini đi Thổ tinh kéo dài đến 7 năm là vì một trong những cơ sở vật lí căn bản: mối liên hệ giữa khối lượng, vận tốc và quán tính. Trong hai thập niên kể từ khi Voyager rời bệ phóng, công nghệ phi thuyền vũ trụ đã phát triển đáng kể về tính phức tạp, và do đó khối lượng, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các nhà khoa học vũ trụ. Cassini mang theo phi thuyền Huygens của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, nâng tổng khối lượng phóng lên chừng 5600 kg – gấp tám lần khối lượng của Voyager. Không những khối lượng này phải được tăng tốc thoát ra khỏi trường hấp dẫn của Trái đất, mà nó còn phải được giảm tốc tại Thổ tinh, tức là đòi hỏi có thêm bộ đẩy trên tàu và do đó tăng thêm khối lượng. Giải pháp là bay theo quỹ đạo mượn lực hấp dẫn trước tiên trao đổi động lượng với Kim tinh, sau đó với Mộc tinh để cấp thêm sức đẩy mà không tiêu hao chất đẩy tên lửa. Cassini đã tiến hành bay mượn lực hấp dẫn của Kim tinh vào năm 1998 và 1999, của Trái đất vào năm 1999 và của Mộc tinh vào năm 2000, cuối cùng tới quỹ đạo vòng quanh Thổ tinh vào tháng 7 năm 2004. Khi tàu thăm dò Huygens cuối cùng bung dù trong khí quyển của Titan để tiếp đất trên bề mặt lạ lẫm của nó, nó đã truyền về một số thực tiễn khoa học thú vị.
Hình minh họa một trong hai phi thuyền song sinh Voyager. (Ảnh: NASA/JPL)
Thiên hạ một nhà
Mặc dù phải chờ đợi, nhưng Spilker vẫn hồ hởi tham gia vào những sứ mệnh dài ngày. “Thật vui biết bao được tham gia thiết kế sứ mệnh Thổ tinh tiếp theo từ buổi đầu, chứng kiến các đội thiết bị được chọn, phi thuyền được chế tạo và rồi rời bệ phóng,” bà nói. Tuy nhiên, cái quan trọng không kém là “cảm giác một nhà” phát triển trong những năm tháng làm việc cùng những sứ mệnh dài hạn. “Chính quan hệ khăng khít này với gia đình Voyager (và giờ là gia đình Cassini) là một trong những cái khiến tôi ở lại lâu dài với cả hai sứ mệnh,” Spilker nói. “Mặc dù tôi đã chuyển qua làm với Cassini, nhưng tôi vẫn dõi theo Voyager đi tới rìa của hệ mặt trời và đọc những thông cáo mới nhất của nó với lòng tự hào và cảm giác thỏa mãn.”
Cái cảm giác gia đình này được minh họa rõ hơn bởi xu hướng nhân tính hóa phi thuyền vũ trụ. Spilker nhớ lại lúc phi thuyền tự động chuyển sang “chế độ an toàn” vì máy tính trên phi thuyền phát hiện ra một dị thường. “Tôi bắt đầu cỗ vũ nó hồi phục... tôi lo lắng về tình trạng của Voyager như thể nó là một người bạn hay thậm chí là một đứa con của mình.”
Nhưng còn gia đình thật sự của mỗi nhà khoa học thì sao? Cân bằng giữa công việc và gia đình có thể là thách thức đấy chứ. “Riêng tôi, tôi phải đan xen cuộc sống cá nhân với cuộc sống nghề nghiệp của mình,” Spilkers thừa nhận, nó ảnh hưởng đến việc lập gia đình của bà. “Khi tôi nói với con gái mình rằng ngày sinh của chúng dựa trên sự sắp thẳng hàng của các hành tinh, tôi muốn nói điều đó! Có đến 5 năm giữa lúc Voyager bay qua Thổ tinh vào năm 1981 và Thiên Vương tinh vào năm 1986 khi tôi hạ sinh hai cô con gái của mình. Những người mẹ Voyager khác cũng có sự lựa chọn giống như vậy.”
Tuy nhiên, như thường gặp với nhiều ngành chuyên nghiệp, khoa học vũ trụ có thể đồng nghĩa là có nhiều giờ liền ở xa gia đình và sống riêng ở ngoài. “Làm việc với các sứ mệnh hành tinh mang đến một nhịp điệu cho cuộc sống của bạn chi phối bởi các yêu cầu của sứ mệnh,” Spilker nói. “Khi sứ mệnh đang kích hoạt – ví dụ lúc bay qua một hành tinh, đi vào quỹ đạo hành tinh hoặc thả thiết bị lên mặt đất của một thế giới khác – các hoạt động ngoài JPL trở thành thứ yếu và toàn bộ tập trung vào sự thành công của sứ mệnh.”
Mặt khác, Spilker có thể chia sẻ sự hào hứng trong công việc trong lúc về thăm nhà và “dẫn bọn trẻ tới chỗ làm”. Và giống như những nhóm người mẹ khác, các bà mẹ Voyager cho con của họ học chung trường, gửi chung nhà trẻ và thường đọ các thành tích học tập của bọn trẻ với nhau.
Ngoài việc sinh con, các nhà khoa học vũ trụ còn làm gì trong thời gian đằng đẵng chờ đợi phi thuyền bay đến mục tiêu? Theo Stone, với Voyager thì chẳng có nhiều thời gian rãnh mà làm chuyện gì. “Với sáu lần tiếp cận trong 12 năm đầu tiên, 11 đội khoa học liên tục hết sức bận rộn phân tích số liệu từ mỗi lần tiếp cận đồng thời lên kế hoạch cho chuỗi quan sát tiếp theo.” Tuy nhiên, ông thừa nhận rằng khi Voyager 1 bắt đầu lao vào không gian giữa các sao vào năm 1990, thì tốc độ khám phá đã thay đổi.
Thật ra, đa số các nhà khoa học vũ trụ tham gia nhiều hơn một sứ mệnh mỗi lúc, với chừng mực tùy thuộc vào giai đoạn sứ mệnh. Ví dụ, trong 40 năm gắn bó của Stone với Voyager, ông còn tham gia vào các sứ mệnh như Galileo (đến Mộc tinh), SAMPEX (nghiên cứu từ quyển của Trái đất), ACE (tìm kiếm vật chất giàu năng lượng từ gió mặt trời và không gian giữa các sao), và STEREO (nghiên cứu Mặt trời), ACE và STEREO hiện vẫn đang còn hoạt động.
Ngoài ra, các kết quả từ một sứ mệnh có thể tiếp tục hữu ích lâu dài sau khi dữ liệu được thu thập. Theo Spilker, trong giai đoạn hành trình dài ngày của Cassini, “nhiều người trong chúng tôi trở lại nghiên cứu thêm số liệu Voyager để tìm kiếm manh mối làm thế nào sử dụng các thiết bị mới của chúng tôi”. Song song đó, bà còn nghiên cứu các khái niệm cho một sứ mệnh đến Kim tinh và cho các tàu quỹ đạo quay quanh Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh.
Các nhà khoa học Voyager (từ trái sang) Ed Stone, Suzanne Dodd, Merav Opher và Ann Druyan đang trình bày một cập nhật 33 năm về sứ mệnh tại tổng hành dinh NASA vào năm 2011. (Ảnh: NASA/Carla Cioffi)
- Mark Williamson (Physics World, tháng 12/2012)
