NASA chuẩn bị lập bản đồ bề mặt tiểu hành tinh

Nhóm nghiên cứu sẽ tìm kiếm một thứ gì đó đặc biệt lý tưởng, sẽ là một mẫu vật chất từ vùng mà có thể duy trì được sự sống. Để nhận định những vùng này trên Bennu, các nhà khoa học từ đội OSIRIS-REx đã trang bị tàu vũ trụ với một thiết bị để đo dấu hiệu quang phổ của các thành phần khoáng vật và phân tử của Bennu.

Được biết đến với tên gọi OVIRS (viết tắt của Máy đo quang phổ OSIRIS-REx), thiết bị này sẽ đo các tia sáng cận hồng ngoại có thể nhìn thấy - các tia sáng này được phản xạ và phát ra từ tiểu hành tinh- và chia nhỏ tia sáng thành những bước sóng thành phần của nó, giống như cách một lăng kính tách ánh sáng mặt trời thành cầu vồng.

“OVIRS là chìa khóa để chúng tôi tìm kiếm sự sống trên Bennu. Cụ thể hơn thì chúng tôi sẽ dựa vào đó để tìm những vị trí trên Bennu giàu phân tử hữu cơ để xác định những khu vực có thể có giá trị nghiên cứu khoa học cao, đồng thời cũng nhận định được thành phần chung của tiêu hành tinh” - Dante Lauretta- nhà khoa học nghiên cứu chính cho các nhiệm vụ của OSIRIS-REx từ Đại học Arizona tại Tucson- cho biết.

OVIRS sẽ làm việc song song với một thiết bị OSIRIS-REx khác - Máy đo quang phổ phát nhiệt, hay còn được gọi là OTES. Trong khi OVIRS lập bản đồ tiểu hành tinh qua các tia sáng cận hồng ngoại có thể nhìn thấy, OTES sẽ thu những tia hồng ngoại nhiệt. Điều này cho phép đội nghiên cứu lập bản đồ toàn bộ tiểu hành tinh thông qua một loạt các bước sóng và sẽ giúp họ chọn một khu vực tốt nhất để lấy mẫu vật.

Trong quang phổ hồng ngoại nhìn thấy được, khoáng chất và các vật liệu khác có những dấu hiệu độc đáo như dấu vân tay. Các dấu vân tay này cho phép các nhà khoa học nhận định hàng loạt các mẫu vật khoáng chất, thêm vào đó là các chất khác như cacbonat, silicat và nước hấp thụ trên bề mặt tiểu hành tinh. Các dữ liệu OVIRS và OTES gửi về sẽ giúp các nhà khoa học lập một bản đồ về sự phong phú của các loại vật chất khác nhau trên bề mặt Bennu.

“Tôi nghĩ rằng đây là thiết bị đo quang phổ toàn diện nhất từ trước đến giờ” -Dennis Reuter, nhà khoa học chuyên về thiết bị tại Trung tâm Du hành không gian Goddard của NASA tại Greenbelt, Maryland cho biết.

OVIRS sẽ hoạt động trong những giai đoạn quan trọng nhất của nhiệm vụ. Khi tàu vũ trụ OSIRIS-REx tiến tới gần Bennu, OVIRS sẽ bao quát toàn bộ một bán cầu để đo xem quang phổ thay đổi như thế nào khi tiểu hành tinh này quay, cho phép các nhà khoa học so sánh những quan sát từ mặt đất với quan sát từ tàu vũ trụ. Khi hạ cánh xuống tiểu hành tinh, OVIRS sẽ thu thập dữ liệu quang phổ và vẽ những bản đồ bề mặt cụ thể để giúp chọn ra khu vực lấy dữ liệu mẫu vật.

Sử dụng những thông tin thu từ OVIRS và OTES, các nhà khoa học cũng sẽ nghiên cứu một hiệu ứng có tên gọi Yarkovsky để hiểu rõ hơn tại sao quỹ đạo của Bennu lại bị ảnh hưởng bởi sự tăng và giảm nhiệt độ bề mặt. Tiểu hành tinh này được sưởi ấm bởi ánh sáng mặt trời và phát ra bức xạ nhiệt về các hướng khác nhau khi nó quay. Sự phát tán nhiệt không đối xứng này tạo ra cho Bennu một lực đẩy nhỏ nhưng ổn định, khiến cho quỹ đạo của nó bị thay đổi theo thời gian. Hiểu được hiệu ứng này sẽ giúp các nhà khoa học nghiên cứu quỹ đạo của Bennu, nâng cao sự hiểu biết của chúng ta về hiệu ứng Yarkovsky và giúp cải thiện các dự đoán về ảnh hưởng của nó lên quỹ đạo của các tiểu hành tinh khác.

Mặc dù có khả năng thực hiện những chương trình khoa học phức tạp, OVIRS lại rẻ đến bất ngờ và có một thiết kế rất nhỏ gọn. Toàn bộ quang phổ kế hoạt động ở 10 watts, sử dụng ít năng lượng hơn cả một bóng đèn bình thường trong nhà.

“Nếu để ý thì bạn sẽ thấy rõ rằng thiết bị này vô cùng hiệu quả, mặc dù nó phải lấy những số đo khoa học cực kì phức tạp. Chúng tôi đã đặt một công việc lớn vào trong một thiết bị nhỏ” - Amy Simon, nhà khoa học chuyên về thiết bị OVIRS tại Goddard cho biết.

Khác với hầu hết các quang phổ kế khác, OVIRS không có bộ phận dị động, làm giảm nguy cơ xảy ra sự cố.

“Chúng tôi thiết kế OVIRS sao cho nó có thể hoạt động một thời gian dài trong không gian. Tưởng tượng xem đã bao nhiêu lần bạn bật máy tính lên và nó xảy ra trục trặc nên không khởi động được. Chúng tôi không thể để cho những chuyện như vậy xảy ra trong nhiệm vụ này”, Reuter nói.

Sự thay đổi nhiệt độ mạnh mẽ trong không gian sẽ thử thách thiết kế của OVIRS. OVIRS là một thiết bị đông lạnh, có nghĩa là phải ở nhiệt độ thấp thì nó mới có thể đưa ra những dữ liệu tốt nhất. Thông thường thì một thứ có thể dễ dàng giữ nhiệt độ thấp khi ở trong không gian, trừ khi nó tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời.

Nhiệt độ cao bên trong OVIRS sẽ tăng lượng bức xạ nhiệt và ánh sáng tán xạ, làm ảnh hưởng đến các dữ liệu hồng ngoại. Để tránh nguy cơ này, các nhà khoa học đã điện phân anode lớp sơn bên trong quang phổ kế (điện phân anode là quá trình làm dày lớp oxit tự nhiên trên bề mặt kim loại). Điện phân anode giúp làm tăng sức chống chọi của kim loại với sự ăn mòn và mài mòn. Lớp phủ anode cũng giúp làm giảm ánh sáng tán xạ, làm giảm nguy cơ các quan sát của OVIRS bị sai lệch.

Đội nghiên cứu cũng phải chuẩn bị kế hoạch cho một mối đe dọa lớn khác:do nước xuất hiện.. Các nhà khoa học sẽ tìm kiếm các dấu vết của nước khi họ tìm khu vực lấy mẫu vật. Vì đội sẽ tìm kiếm nước trên bề mặt Bennu, bất kì một chút nước nào bên trong OVIRS cũng sẽ gây ảnh hưởng đến kết quả. Mặc dù các nhà khoa học không phải lo lắng về mưa trong không gian, tàu vũ trụ OSIRIS-REx có thể đã tích lũy độ ẩm khi nó ở trên bệ phóng tại Florida- nơi có môi trường ẩm ướt.

Ngay sau khi phóng tàu, đội nghiên cứu sẽ bật máy sưởi trên thiết bị để làm toàn bộ nước bốc hơi. Nhiệt độ từ máy sưởi sẽ không đủ mạnh để gây hại đến OVIRS, và đội nghiên cứu sẽ tắt máy sưởi sau khi tất cả nước đã bốc hơi.

“Luôn luôn sẽ có những thách thức mà chúng tôi không biết cho đến khi tàu vũ trụ hạ cánh, nhưng chúng tôi cố gắng lập kế hoạch trước cho những gì mà chúng tôi biết” - Simon nói.

OVIRS sẽ là một thiết bị quan trọng để giúp các nhà khoa học chọn ra một khu vực tốt nhất để lấy mẫu vật. Dữ liệu và bản đồ nó gửi về sẽ giúp họ nhận định những gì có trên bề mặt của Bennu.

Ngoài OVIRS ra thì Goddard cũng sẽ quản lý tổng thể nhiệm vụ, hệ thống kỹ thuật, đảm bảo an toàn cho sứ mệnh của OSIRIS-REx. Dante Lauretta là điều tra viên chính của nhiệm vụ tại Đại học Arizona. OSIRIS-REx là nhiệm vụ thứ ba trong chương trình Ranh giới mới của NASA.

Nguyễn Ngọc (Theo NASA)