Cách đây 45 năm, vào ngày 5/9/1977, tàu vũ trụ thăm dò Voyager-1 được NASA phóng lên khỏi Trái Đất, chỉ vài tuần sau chuyến du hành của con tàu "song sinh" Voyager-2.

Con tàu mang theo khát vọng của NASA trong hành trình thực hiện chuyến "đại du hành" để nghiên cứu các hành tinh khổng lồ nơi xa xôi, và có lẽ nó đã vượt qua mọi sự kỳ vọng, để trở nên vĩ đại.

Voyager-1 được chế tạo tại Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL), một trung tâm nghiên cứu và phát triển được tài trợ bởi chính phủ Mỹ, đồng thời là một trung tâm chuyên sâu về lĩnh vực sức đẩy phản lực của NASA nằm ở Pasadena, California.

Thân tàu có hình thập giác rỗng với tổng cộng 10 ngăn ở các cạnh để chứa các thiết bị điện tử, còn phần rỗng ở giữa được dùng để đặt bình nhiên liệu. Trên tàu chỉ có vỏn vẹn 11 thiết bị khoa học, nhằm mục đích nghiên cứu các vật thể như hành tinh, tiểu thiên thạch... khi nó bay ngang qua, đồng thời gửi dữ liệu về Trái Đất.

Để quan sát các hành tinh trên chặng đường của mình, Voyager-1 được trang bị 2 camera chính, gồm một camera với ống kính tiêu cự 200mm, khẩu độ f/3, và một với ống kính 1500 mm, khẩu độ f/8.5. Cả hai camera được trang bị 8 bộ lọc màu, và sử dụng một phiên bản cải tiến của cảm biến vidicon sử dụng trong camera của các tàu Mariner để thu nhận hình ảnh. Toàn bộ hoạt động được điều khiển bởi hệ thống máy tính FDS trên tàu.

Để đảm bảo duy trì năng lượng trong hành trình dài ngày, tàu Voyager-1 trang bị bộ ba máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) gắn trên một thanh xà kim loại. Mỗi máy phát điện có chứa 24 viên nén plutoni-238 oxide hình cầu và các cặp nhiệt điện silic-germani. Chúng có chức năng biến đổi nhiệt từ sự phân rã của plutoni-238 thành điện năng.

Theo số liệu từ NASA, máy phát RTG có thể tạo ra khoảng 470 watt điện vào thời điểm phóng. Khả năng phát điện của RTG được cho là sẽ giảm dần theo thời gian do chu kì bán rã kéo dài của plutoni-238, cũng như sự suy giảm hiệu suất của các cặp nhiệt điện.

Mặc dù Voyager-1 và Voyager-2 đều được thiết kế và có dự định sẽ bay qua cả Sao Mộc lẫn Sao Thổ, nhưng vào thời điểm đó, không mấy ai có thể ngờ rằng chúng vẫn hoạt động tốt sau hơn 4 thập kỷ.

"Cả hai con tàu hoạt đồng sau 45 năm là điều vượt xa dự đoán của các nhà hoạch định sứ mệnh", bà Suzanne Dodd, quản lý dự án tàu Voyager-1 và 2 thuộc NASA cho hay. "Đây là một điều bí ẩn chưa từng được dự đoán trong suốt sứ mệnh của tàu Voyager".

Được thiết kế để vươn tới những vùng không gian xa xôi, tàu Voyager-1 không phụ sự kỳ vọng của NASA, khi nó hiện cách Trái Đất tới 23,5 tỷ km - tương đương hơn 157 lần khoảng cách đến Mặt Trời. Tàu cũng đang di chuyển ra xa hơn khỏi chúng ta, với tốc độ trung bình 60.000 km/giờ. Trong khi đó, Voyager-2 đang nằm ở vị trí cách Trái đất 18,9 tỷ km, hướng về phía chòm sao Nhân Mã.

Trong suốt hành trình phi thường của mình, cả hai tàu Voyager đều đã cung cấp cho nhân loại những quan sát về không gian vũ trụ chưa từng được khám phá.

Cụ thể, ngay sau lần phóng thành công vào năm 1977, tàu Voyager-1 đã mang đến cái nhìn đầu tiên về Sao Mộc vào tháng 4/1978 và thực hiện lần tiếp cận gần nhất với hành tinh khí khổng lồ vào tháng 3/1979. Tàu vũ trụ cũng đã bắt gặp các mặt trăng của Sao Mộc, bao gồm Io, vệ tinh tự nhiên với bề mặt núi lửa kỳ lạ mà lần đầu tiên con người biết đến.

Sau đó, Voyager-1 tiếp tục hướng đến Sao Thổ và mặt trăng lớn nhất của nó, Titan, vào tháng 11/1979. Trong khi đó, người anh em song sinh của nó hướng về Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.

Theo NASA, vào năm 2006, hai tàu vũ trụ này đã đi xa khỏi Trái Đất với khoảng cách gấp 100 lần tới Mặt Trời.

Năm 2012, tàu Voyager-1 đi vào vùng không gian giữa các vì sao, nằm bên ngoài nhật quyển. Đây là vùng giống như "bong bóng", được hình thành bởi các hạt tích điện liên tục phóng ra khỏi Mặt Trời.

Tại đây, tàu Voyager-1 đã ghi lại sự xuất hiện của nhiều tia vũ trụ, hay các mảnh nguyên tử bay xuyên qua không gian, xen lẫn với các hạt điện tích từ Mặt Trời. Đây là lần đầu tiên con người có thể nghiên cứu trực tiếp cách thức một ngôi sao, hay Mặt Trời của chúng ta tương tác với các hạt và từ trường bên ngoài nhật quyển.

"Hai tàu Voyager đã liên tục có những khám phá đáng kinh ngạc, truyền cảm hứng cho một thế hệ các nhà khoa học và kỹ sư mới", bà Suzanne Dodd, quản lý dự án của Voyager tại JPL, cho biết trong cùng một tuyên bố.

Ngày 25/8/2022, dựa trên những thông số được Voyager-1 gửi về Trái Đất, NASA xác nhận rằng tàu đã vượt qua ranh giới Hệ Mặt Trời, và đang di chuyển trong một vùng không gian liên sao, bọc ngoài nhật quyển. Đây được định nghĩa là một vùng "bong bóng", chứa đầy các hạt giàu năng lượng và từ trường tỏa ra từ Mặt Trời.

Khảo sát trước đó của NASA cũng cho thấy phần còn lại của tàu ổn định, vẫn đang tiếp tục thu thập và gửi dữ liệu nghiên cứu về trạm mặt đất. Những dữ liệu này sẽ giúp chúng ta tiếp tục khám phá một vùng không gian "nguyên sơ", không hề chịu ảnh hưởng từ bất kỳ ngôi sao nào.

Dù đã qua 45 năm, song những thiết bị điện tử của tàu Voyager vẫn hoạt động bình thường và hiệu quả tới kinh ngạc. Đó là bởi tàu Voyager-1 và cả người anh em song sinh của nó được cung cấp năng lượng bởi plutonium, nguyên tố phóng xạ với khả năng tạo ra năng lượng hạt nhân thông qua các phản ứng phân hạch.

Bên cạnh đó, Hệ thống máy tính trên tàu vốn dĩ không yêu cầu nhiều năng lượng. Theo NASA, thông tin thu thập bởi tàu được ghi lên cuộn băng từ 8 rãnh, sau đó gửi về Trái Đất bằng chiếc máy với năng lượng tiêu thụ chỉ ngang một bóng đèn tủ lạnh.

Theo Scientific American, công suất năng lượng tạo ra bởi plutonium trên Voyager-1 và 2 chỉ bị giảm khoảng 4 W mỗi năm, và có thể kéo dài các sứ mệnh đến thập niên 2030.

"Chúng tôi không biết sứ mệnh sẽ tiếp tục trong bao lâu, nhưng tôi có thể khẳng định rằng tàu sẽ cung cấp nhiều điều bí ẩn về không gian hơn nữa khi chúng càng di chuyển ra xa Trái Đất hơn", bà Suzanne Dodd cho biết.

Dẫu vậy, bà thừa nhận rằng NASA sẽ cần phải tắt dần các thiết bị bổ sung trên tàu theo thời gian, và nguồn năng lượng hạt nhân của tàu thăm dò cuối cùng sẽ suy yếu, và không còn hoạt động nữa. Như vậy, rồi sẽ tới ngày hai siêu tàu thăm dò của NASA tắt nguồn để kết thúc sứ mệnh lịch sử của mình, nhưng hành trình trong không gian của chúng vẫn chưa kết thúc.

Dự kiến trong 20.000 năm tiếp theo, Voyager-1 và 2 sẽ đi qua Cận Tinh (Proxima Centauri), ngôi sao lùn trong chòm sao Bán Nhân Mã. Chúng thậm chí có thể sẽ tiếp tục quay quanh thiên hà chúng ta suốt hàng tỷ năm nữa trong trạng thái gần như nguyên vẹn, và ngay cả khi Mặt Trời không còn nữa.