Hành trình gian nan lên hành tinh Pluto của New Horizons

Hành trình gian nan lên hành tinh Pluto của New Horizons

Triệu Phong

Hỏa tiển Atlas V đưa phi thuyền New Horizons rời khỏi trái đất vào ngày 19 tháng Giêng, 2006, từ mũi Canaveral, Florida, vừa bay đến gần Pluto, nhất ở độ cao 7.800 dặm, vào hôm Thứ Ba, 14 tháng Bảy.

Pluto, tiếng Việt gọi là Tử Vương Tinh hay Diêm Vương Tinh, có đường kính 1.500 dặm, là hành tinh cuối cùng trong chín hành tinh của Thái Dương Hệ, nằm xa mặt trời hơn cả. Pluto còn là hành tinh còn lại mà loài người chưa từng đưa phi thuyền đến gần để quan sát vì thế chuyến thám hiểm này rất được giới khoa học chăm chú theo dõi, đến nỗi người ta gọi năm nay là ‘The Year of Pluto.’

Khác với tất cả hành tinh khác của chúng ta, quan sát từ xa, Pluto có bề mặt với nhiều tương phản gồm những mảng lớn sáng tối, khiến gợi lên sự tò mò. New Horizons tuy bay với vận tốc 32.000 dặm mỗi giờ nhưng phải mất chín năm rưỡi mới đến nơi. New Horizons, với những dụng cụ quang học, chụp được bằng tia hồng ngoại lẫn cực tím, trong 12 ngày, thực hiện một loạt các sứ mệnh được giao phó, gồm việc thu thập dữ kiện của Pluto và Charon, mặt trăng của nó. Từ đây, phi thuyền sẽ bắt đầu liên tục gửi dữ kiện thu thập được về trái đất theo vận tốc ánh sáng (300.000 km/giây). Với khoảng cách 3 tỉ dặm giữa phi thuyền với trái đất, một tín hiệu gửi đi phải chờ hết 4 tiếng rưỡi mới nhận được. Các khoa học gia dự trù phải mất hết 16 tháng mới lấy hết dữ kiện chứa trong bộ nhớ của New Horizons.

Theo các khoa học gia, phi thuyền chỉ bay đến gần Pluto ở độ cao 7.800 dặm để quan sát vì đến gần hơn thì hình ảnh gửi về sẽ mờ, mà xa hơn thì lại mất nhiều chi tiết. Trong khi đó, Charon là mặt trăng lớn nhất của Pluto, đường kính bằng nửa Pluto, nằm cách phi thuyền gấp ba lần. Các khoa học gia tính toán làm sao để phi thuyền bay ngang qua khi Charon đang đi vòng vào mặt tối của Pluto, với ánh sáng phản chiếu của Charon lên mặt tối của Pluto giúp phi thuyền quan sát được nó.

Ngoài ra đường bay của New Horizons cũng được tính làm sao để nó có thể trông thoáng qua được bốn mặt trăng tí hon còn lại của Pluto như Styx, Nix, Hydra và Kerberos.

New Horizons, sẽ tiếp tục bay vào dãi Kuiper Belt, nơi gồm toàn những thiên thạch di chuyển trên một quĩ đạo ngoài rìa Thái Dương Hệ. Sau đó phi thuyền đi vào không gian sâu thẳm.

***********

Vào 1 giờ 55 trưa ngày 4 tháng Bảy vừa qua, nhằm ngày lễ Độc Lập Mỹ, các khoa học gia NASA bị một phen nghẹt thở, khi mọi tín hiệu từ New Horizons hoàn toàn tắt ngúm. Những người chịu trách nhiệm tại phòng thí nghiệm John Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) ở Laurel, tiểu bang Maryland, đều hủy mọi cuộc sinh hoạt với gia đình và bạn bè để quay về chỗ làm tìm cách cứu phi thuyền. Họ đã mất hơn chín năm theo dõi và chờ đợi, nay chỉ còn 10 ngày là đến mục tiêu, chẳng lẽ tất cả đều trở thành công dã tràng.

Lúc đầu không ai biết chuyện gì xảy ra. Biết đâu New Horizons bị một lỗ đen (black hole) nuốt mất hay nó đụng phải một vật gì đó trong không gian ở gần rìa Thái Dương Hệ. Vì phi thuyền bay quá nhanh, 32.000 km/giờ, chỉ một vật nhỏ bằng hạt gạo cũng đủ làm phi thuyền nát như tương. Nhưng xác suất ấy nhỏ vô cùng, mà nếu thật như vậy thì quả là xui tận mạng.

Ông Alan Stern, một chuyên gia về hành tinh học và cũng là dự án trưởng sau này xác nhận, chuyện xảy ra lúc bấy giờ được xem như là một ‘sự kiện Apollo 13′ thứ hai xảy đến với chúng ta.

Sự đột ngột biến mất của phi thuyền là một thách thức lớn đối với toán khoa học gia tại APL, vốn đã làm việc cật lực dưới áp lực nặng nề, làm sao phải đạt được mục tiêu vào đúng hạn kỳ. Hạn kỳ đó là khi đường bay của phi thuyền đến gần Pluto nhất vào lúc mà hành tinh này đang trên quĩ đạo quanh mặt trời.

Khi mọi người đã tề tựu về trong phòng kiểm soát, không ai biết phi thuyền còn sống sót hay không.

APL nằm khuất về phía Tây tỉnh lộ Route 29, giữa Washington và Baltimore, với 20 tòa nhà chính trên một bãi đất rộng 453 mẫu. Cơ quan có 5.000 nhân viên làm toàn thời gian và 400 làm bán phần. APL trong nhiều năm qua đã từng hoạt động với 68 phi thuyền, mà gần đây nhất là đưa phi thuyền Messenger bay lên Thủy Tinh (Mercury). Mặc dù đạt được nhiều thành công nhưng chưa có phi vụ nào được giới truyền thông chú ý tường thuật nhiều như lần này với chiếc New Horizons.

Vào thập niên 1960, loài người bắt đầu khám phá các hành tinh cấu tạo bằng đất đá nằm gần mặt trời như Thủy Tinh, Kim Tinh, Hỏa Tinh. Sang thập niên 1980, tiến lên thám hiểm các hành tinh nằm xa hơn, nơi cấu trúc toàn thể khí như Mộc Tinh, Thổ Tinh.. và nay chúng ta tìm giải đáp những thắc mắc cuối cùng của Thái Dương Hệ nơi các hành tinh băng giá, nằm ở ngoài cùng hệ mặt trời.

Ông Alan Stern, nhà khảo cứu chính của New Horizons, phát biểu: “Sẽ không còn một sứ mệnh nào khác tương tự trong thế hệ chúng ta. Chúng ta là những kẻ duy nhất trong thế kỷ 21 có kế hoạch thám hiểm một hành tinh ở ngoài biên cương, và sẽ không có ai làm lại điều này.”

Chính vì lý do đó mà chuyến bay của New Horizons được giới truyền thông chiếu cố kỹ càng. Mà càng bị chiếu cố thì các nhà khoa học càng cảm thấy áp lực đè nặng lên họ hơn.

Sau chín năm rưỡi bay, phi thuyền hiện cách trái đất chừng 3 tỉ dặm. Một tín hiệu từ trái đất gửi lên phi thuyền phải chờ mất 4 tiếng rưỡi, như vậy một tín hiệu đi khứ hồi, từ lúc gửi đi đến lúc nhận được hồi báo phải mất hết chín giờ rưỡi. Khác với hồi thám hiểm mặt trăng, trái đất có thể gửi tín hiệu điều khiển xe tự hành trên đó mà thời gian khứ hồi chỉ mất hơn một giây.

Các khoa học gia giả định có hai tình huống có thể xảy ra, một là vì một lý do nào đó mà máy điện toán chính (main computer) trên phi thuyền tự khởi động lại từ đầu (reboot), điều đã từng xảy ra vài lần trong quá khứ. Hai là phi thuyền cảm thấy có điều gì bất thường, và như đã được lập trình sẵn, máy điện toán chính tự tắt và chuyển hoạt động qua máy điện toán dự phòng (backup computer). Điều này chưa từng xảy ra trước đây.

Nếu máy điện toán dự phòng thực sự đảm nhận việc liên lạc với trái đất, thì nó hẳn sẽ sử dụng một tần số vô tuyến hơi khác một chút.

Toán khoa học gia của APL quyết định thử ngay kịch bản thứ hai. Họ gửi một loạt chỉ thị mới qua hệ thống Deep Space Network của NASA, gồm ba ăn ten vô tuyến khổng lồ nằm ở California, Tây Ban Nha và Úc, nơi chịu trách nhiệm việc liên lạc với New Horizons cùng nhiều phi thuyền khác. Đĩa ăn ten ở Úc bắt đầu tìm kiếm New Horizons theo tẩn số mới.

Ba giờ trôi qua.

Lúc 3 giờ 11 trưa, một chữ ‘LOCKED’ chớp chớp trên màn hình của phòng kiểm soát Mission Operation control center (MOC). Điều này có nghĩa đĩa ăn ten và phi thuyền đã thiết lập liên lạc được với nhau bằng một cái bắt tay (handshake), dữ kiện hầu như lập tức đến cùng ngay sau đó.

Nhưng chưa phải vậy là xong, New Horizon đã bước vào chế độ safe mode, gồm việc tắt hết các dụng cụ lẫn những hệ thống không quan trọng. Phi thuyền cũng đã tự động quay về hướng trái đất và tự xoay năm vòng mỗi phút.

Toán khoa học gia phải nặn óc xem điều gì xảy ra.

Máy điện toán chính trên phi thuyền đã nén những dữ kiện khoa học mới để có chỗ trống chuyển tải xuống thêm dữ liệu sau này. Đồng thời nó được cho là phải thi hành những mệnh lệnh đã nhận trước đó. Nói chung là nó bị quá tải. Phi thuyền có một hệ thống ‘tự trị,’ có thể tự quyết định sẽ phải làm gì khi có việc bất thường xảy ra. Hệ thống này đã tự quyết định chuyển từ máy điện toán chính sang máy dự phòng, rồi đi vào chế độ safe mode.

Thực ra New Horizons đã từng đi vào chế độ này từ trước nhưng lại xảy ra tương tự vào lúc này thì thật là quá đáng. Chỉ còn vài ngày nữa thôi là nó tiếp cận với hành tinh Pluto rồi.

Các khoa học gia phải điều chỉnh New Horizons lại theo cách, chẳng khác gì khi người ta đánh thức một người say xỉn vào một sáng Chủ Nhật để bảo anh ta sửa soạn đi lễ nhà thờ. Điều này đòi hỏi nhiều mệnh lệnh, nhưng mọi sự trở nên chậm hẳn đi vì thời gian liên lạc khứ hồi mất hết chín giờ. Điều các khoa học gia phải làm là làm sao trả lại quyền điều khiển phi thuyền cho máy điện toán chính, thay vì máy dự phòng.

Sáng hôm Thứ Ba, 7 tháng Bảy, toán chuyên viên của New Horizons đã đưa phi thuyền trở lại vị thế không xoay, no-spin mode và chuẫn bị cho nó gặp gỡ Pluto. Thời gian điều chỉnh này ở bên trong phòng điều khiển MOC cũng khá hồi hộp vì cần phải có thêm một giờ 15 phút ‘blackout’ khác nữa, khi phi thuyền mất hoàn toàn liên lạc với trái đất.

Cuối cùng thì lúc 10 giờ 21 sáng Thứ Ba, phi thuyền trở lại trên màn hình, mạnh khỏe, đi đúng hướng, hoàn toàn tỉnh táo.