Nhiệm vụ của Lucy: Khám phá bí mật về "viên nang thời gian" của Hệ Mặt Trời

"Lucy" là tên do một nhóm nhà khoa học đặt cho một hóa thạch người cổ đại được khai quật năm 1974, bộ xương của tổ tiên loài người cung cấp manh mối quan trọng cho việc nghiên cứu lịch sử tiến hóa của loài người. "Lucy" cũng là tên của một tàu thăm dò được phát triển và phóng bởi Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) và đã đi một quãng đường dài để khám phá các tiểu hành tinh Trojan quay quanh Sao Mộc.

Nhiệm vụ của nó là tìm hiểu nguồn gốc của Hệ Mặt Trời và các hành tinh như Trái Đất, đồng thời cung cấp manh mối về lịch sử tiến hóa của Hệ Mặt Trời theo một mô hình lớn hơn, vì vậy nó cũng có vai trò tương tự như bộ xương hóa thạch "Lucy".

Lucy đã thực hiện thành công một cuộc hành trình dài vào ngày 16 tháng 10 năm 2021. Trên đường đi, nó sẽ trải qua 12 năm khám phá một mình trong không gian tối và sâu. Theo NASA, sứ mệnh của nó là tìm kiếm "viên nang thời gian" của Hệ Mặt Trời.

Nhóm tiểu hành tinh Trojan

Các tiểu hành tinh lần đầu tiên được phát hiện trên quỹ đạo của Sao Mộc, nơi chúng nằm ở các điểm Lagrangian của Sao Mộc. Cái gọi là điểm Lagrangian là điểm cân bằng hấp dẫn giữa Mặt Trời và một hành tinh. Mỗi hành tinh có năm điểm Lagrangian, được biểu thị bằng L1 ~ L5. Trong số đó, L1 ~ L3 nằm trên đường nối của hai thiên thể, và L4 và L5 nằm ở mặt trước và mặt sau của quỹ đạo hành tinh.

Ngay từ năm 1904, các nhà thiên văn học đã có thể đã quan sát được một vài tiểu hành tinh Trojan trong quỹ đạo của Sao Mộc, nhưng nó không được chú ý vào thời điểm đó nên nó đã không được ghi lại. Kể từ đó, ngày càng có nhiều tiểu hành tinh được phát hiện tại các điểm Sun-Mu Lagrangian L4 và L5.

Nhóm tiểu hành tinh Trojan của Sao Mộc phân bố chủ yếu trên các điểm L4 và L5 của Sao Mộc, nằm ở vị trí đối xứng 60 độ phía trước và phía sau quỹ đạo của Sao Mộc. Tính đến tháng 9 năm 2007, có 2.239 tiểu hành tinh Trojan Sao Mộc được xác nhận, trong đó 1.192 ở L4 và 1.047 ở L5.

Các tiểu hành tinh Trojan được đặt theo tên của các vị thần và nữ thần Hy Lạp. Đây chủ yếu là các tiểu hành tinh còn sót lại từ quá trình hình thành Hệ Mặt trời. Theo NASA, có hai nhóm tiểu hành tinh Trojan quay quanh Mặt trời trên cùng quỹ đạo với Sao Mộc, một nhóm dẫn trước Sao Mộc và một nhóm theo sau - nghĩa là Sao Mộc nằm giữa hai nhóm trên đường đi.

Với những quan sát sâu hơn, các nhà thiên văn học nhận thấy rằng hiện tượng nhóm tiểu hành tinh Trojan không phải chỉ có ở Sao Mộc. Giờ đây, Trái Đất cũng đã phát hiện ra hai tiểu hành tinh như vậy, một tiểu hành tinh được phát hiện vào năm 2011, được gọi là 2010TK7; tiểu hành tinh còn lại được phát hiện gần đây, được gọi là 2020XL5, cả hai đều nằm ở vị trí L4 của điểm Lagrangian của Mặt trời-Trái Đất.

Tại sao các tiểu hành tinh Trojan là "viên nang thời gian" của Hệ Mặt Trời?

Tất cả các hệ hành tinh đều được sinh ra xung quanh các ngôi sao, và sự ra đời của các ngôi sao bắt nguồn từ sự co lại của các cụm tinh vân khổng lồ (bụi vũ trụ), kết quả của sự co lại là sự ra đời của một hoặc nhiều ngôi sao trong lõi, và các cặn còn lại được hấp phụ trở thành các hành tinh và các thiên thể nhỏ khác nhau.

Nghiên cứu khoa học cho rằng tiểu hành tinh Trojan là những mảnh vụn còn sót lại của quá trình hình thành các hành tinh lớn, và có khả năng là cơ sở cho sự hình thành các vệ tinh hành tinh. Bởi vì quỹ đạo của các tiểu hành tinh hoặc vệ tinh này sẽ bị xáo trộn và không ổn định, chúng có thể gây ra mối đe dọa cho hành tinh. Một số nhà khoa học tin rằng hành tinh có kích thước như Sao Hỏa va vào Trái Đất cách đây 4,5 tỷ năm có thể đã bị ẩn ở điểm Lagrangian của quỹ đạo Trái Đất và đâm vào Trái Đất do nhiễu loạn quỹ đạo.

Các nhà khoa học gọi hành tinh va vào Trái Đất là "Theia", nó đã khiến trục Trái Đất nghiêng, tạo thành một góc 23,44 độ, từ đó Trái Đất có những mùa riêng biệt trong năm. Những mảnh vụn và vật chất được văng ra ngoài không gian sau ca chạm đã ngưng tụ thành Mặt Trăng, khiến Trái Đất có thủy triều lớn hơn.

Do đó, các nhà khoa học tin rằng những tiểu hành tinh Trojan này là sản phẩm của quá trình hình thành Mặt Trời và các hành tinh, hay nó một cách khác thì chúng là những "hóa thạch" sớm nhất của Hệ Mặt Trời,  "viên nang thời gian" của Hệ Mặt Trời. Phân tích sâu và hiểu biết về những "viên nang thời gian" như vậy sẽ cho phép chúng ta hiểu rõ hơn về quá khứ và hiện tại của Hệ Mặt Trời.

Kết quả là Lucy ra đời, nó gánh vác nhiệm vụ quan trọng của con người là khám phá Hệ Mặt Trời, Trái Đất và loài người đến từ đâu và chúng ta sẽ đi đâu trong tương lai. Tất nhiên, loại hình thám hiểm này chỉ là một mảnh ghép nhỏ trong bức tranh khám phá tổng thể về vũ trụ và thiên nhiên. Trong tương lai, chỉ bằng cách ghép tất cả các mảnh nhỏ trong hàng vạn chuyến thám hiểm, chúng ta mới có thể giải đáp được những câu đó mà hiện tại chưa có lời giải.

Nhiệm vụ cụ thể của Lucy

Tàu thăm dò Lucy là một tàu thăm dò tiểu hành tinh do NASA phát triển. Nhiệm vụ chính của nó là điều tra nhóm tiểu hành tinh Trojan của Sao Mộc. Tổng vốn đầu tư của sứ mệnh này lên tới 981 triệu đô la Mỹ, nghe có vẻ nhiều nhưng trên thực tế nó lại được mệnh danh là sứ mệnh "tiết kiệm" nhất trong lịch sử của NASA.

Điều này là do nhiệm vụ của Lucy rất nặng nề, không giống như các tàu thăm dò tiểu hành tinh trước đây, chỉ cần phát hiện một hoặc hai tiểu hành tinh, nó phải kiểm tra liên tiếp 8 tiểu hành tinh. Theo cách này, chi phí cho mỗi tiểu hành tinh chỉ hơn 100 triệu đô la Mỹ, vì vậy nó được gọi là chuyến thám hiểm giữa các vì sao rẻ nhất trong lịch sử.

Chiều cao của máy dò Lucy khoảng 5 mét, trọng lượng phóng khoảng 1.550 kg và trọng lượng khô là 821 kg. Lucy được trang bị hai tấm pin Mặt Trời hình tròn khổng lồ, với tổng chiều rộng là 14,25 mét và diện tích hiệu dụng là 51 mét vuông khi mở ra. Tấm pin Mặt Trời có thể nhận được 500 watt điện trong điều kiện ánh sáng Mặt Trời mờ nhạt của quỹ đạo Sao Mộc, trong khi Lucy chỉ cần 82 watt điện để đảm bảo mọi nhu cầu thông thường.

Trong 12 năm thực hiện sứ mệnh của mình, Lucy sẽ tăng tốc thông qua hiệu ứng súng cao su hấp dẫn của Trái Đất ba lần - tàu sẽ quay trở lại quỹ đạo Trái Đất ba lần để nhận được sự hỗ trợ của trọng lực trong việc tăng tốc và đi đúng hướng, cuối cùng nó sẽ đạt tốc độ 560.000 km một giờ để đi vào quỹ đạo của Sao Mộc và khoan vào nhóm tiểu hành tinh Trojan của Sao Mộc.

Thời gian của mỗi vòng tăng tốc: lần đầu tiên vào tháng 10 năm 2022, lần thứ hai vào tháng 12 năm 2024 và lần thứ ba vào tháng 12 năm 2039. Trên thực tế, sau lần bay thứ hai để tăng tốc, Lucy sẽ đi thẳng đến quỹ đạo của Sao Mộc. Vào tháng 4 năm 2025, Lucy sẽ thực hiện sứ mệnh khám phá tiểu hành tinh đầu tiên trên đường bay đến quỹ đạo của Sao Mộc.

Tiểu hành tinh này được gọi là Polymele, không phải là một tiểu hành tinh thành Trojan trên quỹ đạo của Sao Mộc, mà là một thành viên của vành đai chính của các tiểu hành tinh nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc.

Lucy đã được phóng lên vũ trụ từ bờ biển của Florida, Mỹ bằng tên lửa Atlas V 401 vào 5h34 ngày 16 tháng 10 giờ miền đông Mỹ (16h34 ngày 16/10 theo giờ Việt Nam).

Tham khảo: AFP; Reuters; NBC; NHK