Điều gì chờ đợi khi con người tiếp cận Mặt trời gần nhất vào đêm Giáng sinh?

Theo NASA, tàu vũ trụ không người lái này sẽ bay với tốc độ gần 700.000 km một giờ, đủ nhanh để bay từ Washington DC đến Tokyo trong vòng chưa đầy một phút. Chuyến bay ngang chớp nhoáng này sẽ biến tàu thăm dò Parker trở thành vật thể do con người chế tạo có tốc độ nhanh nhất trong lịch sử.

Tiến sĩ Eugene Parker và mô hình con tàu mang tên ông

Con tàu này được phóng vào ngày 12.8.2018 và được đặt tên của Tiến sĩ Eugene Parker, một nhà vật lý thiên văn tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu Mặt trời của vật lý nhật thực. Parker là người đầu tiên được đặt cho tàu vũ trụ khi vẫn còn sống. Tuy nhiên, nhà vật lý thiên văn, người có nghiên cứu cách mạng hóa sự hiểu biết của nhân loại về mặt trời và không gian liên hành tinh, đã qua đời ở tuổi 94 vào tháng 3.2022. Do vậy, ông không được chứng kiến giây phút lịch sử với con tàu mang tên mình.

Tàu thăm dò mang tên Parker đã trở thành tàu vũ trụ đầu tiên "chạm vào mặt trời" bằng cách bay thành công qua vành nhật hoa hoặc tầng khí quyển trên của Mặt trời để lấy mẫu các hạt và từ trường của ngôi sao của chúng ta vào tháng 12.2021.

Trong 6 năm qua của sứ mệnh (dự kiến kéo dài 7 năm), tàu thăm dò Mặt trời Parker đã thu thập dữ liệu để khai sáng cho các nhà khoa học về một số bí ẩn lớn nhất của Mặt trời.

Các nhà vật lý mặt trời từ lâu đã tự hỏi gió mặt trời, một luồng hạt liên tục do Mặt trời giải phóng, được tạo ra như thế nào cũng như tại sao vành nhật hoa của Mặt trời lại nóng hơn nhiều so với bề mặt của nó. Các nhà khoa học cũng muốn hiểu cách các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa, hay các đám mây khí ion hóa lớn gọi là plasma và từ trường phun trào từ bầu khí quyển bên ngoài của Mặt trời, được cấu tạo như thế nào.

Điều này rất đáng nghiên cứu vì khi những vụ phóng này nhắm vào Trái đất, chúng có thể gây ra bão địa từ hoặc nhiễu loạn lớn từ trường của hành tinh, có thể ảnh hưởng đến vệ tinh cũng như cơ sở hạ tầng điện và truyền thông trên Trái đất.

Giờ đây, đã đến lúc tàu Parker thực hiện những chuyến bay gần nhất để có thể hoàn thành câu trả lời cho những câu hỏi dai dẳng này, đồng thời phát hiện những bí ẩn mới khi khám phá vùng trên mặt trời chưa được biết đến trước đây.

Giám đốc của dự án là Helene Winters thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins, cho biết: "Sau nhiều năm đương đầu với sức nóng và bụi của hệ mặt trời bên trong, hứng chịu những luồng năng lượng và bức xạ mặt trời mà không tàu vũ trụ nào từng trải qua, tàu Parker vẫn tiếp tục phát triển mạnh mẽ".

Một chuyến bay cực gần với ngôi sao rực lửa

Chuyến bay ngang qua của tàu Parker vào khoảng 18 giờ 53 tối nay theo giờ Hà Nội sẽ là lần đầu tiên trong ba lần tiếp cận gần nhất của tàu vũ trụ với Mặt trời. Hai lần tiếp cận khác dự kiến sẽ diễn ra vào ngày 22.3 và ngày 19.6.

Theo NASA, tàu Parker sẽ ở rất gần đến mức nếu khoảng cách giữa Trái đất và mặt trời bằng chiều dài của một sân bóng, thì tàu vũ trụ sẽ cách khu vực cuối sân khoảng 4 mét. Ở khoảng cách gần này, tàu thăm dò sẽ có thể bay qua các luồng plasma cũng như chui vào trong một vụ phun trào mặt trời.

Nhà khoa học Nour Rawafi thuộc dự án cho biết tàu Parker được chế tạo để chịu được nhiệt độ cực đại của Mặt trời và đã bay qua các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa trong quá khứ mà không gây ảnh hưởng gì đến tàu.

Tàu vũ trụ được trang bị một tấm chắn bọt carbon dày 11,4 cm và rộng 2,4 mét. Trước khi phóng, tấm chắn đã được thử nghiệm và có thể chịu được nhiệt độ gần 1.400 độ C trên Trái đất. Vào đêm Giáng sinh hôm nay, tấm chắn chỉ phải chịu nhiệt độ 980 độ C.

Trong khi đó, bên trong tàu vũ trụ sẽ ở nhiệt độ phòng thoải mái để các hệ thống điện tử và thiết bị khoa học có thể hoạt động bình thường. Một hệ thống làm mát độc đáo do Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng thiết kế sẽ bơm nước qua các mảng năng lượng mặt trời của tàu để giữ chúng ở nhiệt độ ổn định là 160 độ C, ngay cả khi tiếp cận gần Mặt trời.

Thời điểm đó, tàu Parker sẽ bay tự động vì bộ phận kiểm soát nhiệm vụ sẽ không liên lạc được với đầu dò do gần Mặt trời. Sau khi tiếp cận ở điểm gần nhất, vào khoảng thứ sáu này, Parker sẽ gửi một tín hiệu gọi là tín hiệu đèn hiệu trở lại bộ phận kiểm soát nhiệm vụ để xác nhận thành công của chuyến bay ngang qua.

Rawafi cho biết bộ dữ liệu và hình ảnh khổng lồ thu thập được trong quá trình bay ngang qua sẽ không được cung cấp cho bộ phận kiểm soát nhiệm vụ cho đến khi Parker di chuyển ra khỏi khu vực gần mặt trời. Tức là khoảng ba tuần sau đó hay là vào giữa tháng 1, chúng ta mới có hình ảnh từ tàu Parker.

Thời điểm hoàn hảo để nhìn thấy một mặt trời hoạt động

Chỉ hơn một năm sau khi tàu thăm dò Parker lần đầu tiên được phóng, Mặt trời đã bước vào một chu kỳ mới. Theo Tiến sĩ C. Alex Young, phó giám đốc khoa học tại Phân ban Khoa học Heliophysics tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, khi tàu Parker tiến gần nhất, Mặt trời đang trải qua thời kỳ cực đại, nghĩa là sứ mệnh đã có cơ hội chứng kiến hầu hết một chu kỳ mặt trời và sự chuyển đổi giữa các pha cao nhất và thấp nhất của nó.

Vào tháng 10, các nhà khoa học từ NASA, Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia và Tiểu ban Dự đoán Chu kỳ Mặt trời quốc tế đã công bố rằng Mặt trời đã đạt đến thời kỳ cực đại, hay đỉnh điểm hoạt động trong chu kỳ 11 năm của nó.

Vào thời điểm cực đại của chu kỳ mặt trời, các cực từ của Mặt trời đảo ngược, khiến ngôi sao của chúng ta chuyển từ trạng thái tĩnh lặng sang hoạt động. Các chuyên gia theo dõi hoạt động ngày càng tăng trên Mặt trời bằng cách đếm số lượng vết đen xuất hiện trên bề mặt của ngôi sao này. Và Mặt trời dự kiến sẽ ở trạng thái hoạt động mạnh trong khoảng một năm tới.

Hoạt động ngày càng tăng của Mặt trời trở nên rõ ràng trong năm nay, được thể hiện qua hai sự kiện cực quang lớn trên Trái đất vào tháng 5 và tháng 10. Đó là khi tăng mạnh lượng vật chất vành nhật hoa do Mặt trời giải phóng hướng về hành tinh của chúng ta. Các cơn bão mặt trời cũng chịu trách nhiệm tạo ra cực quang nhảy múa quanh các cực của Trái đất, được gọi là cực quang phương bắc và cực quang phương nam. Khi các hạt năng lượng từ các vụ phóng vật chất vành nhật hoa tiếp cận từ trường Trái đất, chúng tương tác với các loại khí trong khí quyển để tạo ra ánh sáng có màu khác nhau trên bầu trời.

Tiến sĩ Young cho biết: "Cả hai cơn bão đó đều khiến cực quang có thể nhìn thấy được ở các bang phía nam nước Mỹ. Nhưng cơn bão tháng 5 đặc biệt mạnh. Trên thực tế, chúng tôi nghĩ rằng nó có thể là một sự kiện trăm năm có một và điều đó đã gây ra hiện tượng cực quang rất gần đường xích đạo".

Dữ liệu do tàu Parker thu thập có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về các cơn bão mặt trời và thậm chí là cách dự đoán chúng. Young cho biết thêm: "Mặt trời là ngôi sao duy nhất mà chúng ta có thể nhìn thấy chi tiết và giờ chúng ta có thể đến để đo trực tiếp. Đó là một phòng thí nghiệm trong Hệ mặt trời của chúng ta, cho phép chúng ta tìm hiểu về tất cả các ngôi sao khác trong vũ trụ và cách tất cả các ngôi sao đó tương tác với hàng tỉ tỉ hành tinh khác có thể giống hoặc không giống các hành tinh của chúng ta trong Hệ mặt trời".

Với suy nghĩ đó, Rawafi cho biết ông hy vọng rằng Mặt trời sẽ tạo nên một màn trình diễn ngoạn mục trong quá trình tàu thăm dò tiếp cận gần, giúp các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về hoạt động của ngôi sao gần nhất chúng ta.

Anh Tú