Voyager 1 và 2: Hành trình 45 năm ra khỏi rìa Hệ Mặt Trời

Hai tàu thăm dò Voyager vẫn đang gửi về dữ liệu từ những vùng không gian xa nhất mà con người từng chạm tới. Khởi hành từ cuối thập niên 1970, Voyager 1 và Voyager 2 giờ đây đã rời rất xa Trái Đất — khoảng 23 tỷ km — và tiếp tục đóng góp những quan sát quan trọng về môi trường giữa các vì sao.

Khởi đầu và khác biệt trong lộ trình

Voyager 2 rời Trái đất từ Mũi Canaveral vào ngày 20/8/1977; Voyager 1 được phóng vài tuần sau đó với quỹ đạo được tối ưu hóa để thăm các hành tinh lớn hơn. Trong khi Voyager 1 tập trung vào hành trình tới Mộc tinh và Thổ tinh, Voyager 2 thực hiện thêm những chuyến thăm độc đáo tới Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh — và là tàu của loài người duy nhất đến hai hành tinh này trong thế kỷ 20.

Sau nhiều năm di chuyển, hai tàu đã tiến vào “vùng không gian giữa các vì sao”: khu vực nằm bên ngoài rào bảo vệ do gió Mặt Trời tạo ra. NASA công bố rằng Voyager 1 vượt rìa hệ Mặt Trời vào năm 2012, còn Voyager 2 qua ranh giới này vào tháng 11/2018. Những mốc này đánh dấu lần đầu tiên các thiết bị nhân tạo trực tiếp quan sát môi trường giữa các vì sao từ bên ngoài nhật quyển.

Các thiết bị còn hoạt động và giá trị khoa học của chúng

Mỗi tàu Voyager được thiết kế giống nhau, mang theo 10 công cụ khoa học khi phóng. Sau gần nửa thế kỷ, mỗi tàu vẫn còn khoảng 4 thiết bị hoạt động, tiếp tục thu thập dữ liệu quý giá.

Một trong số đó là hệ đo tia vũ trụ (Cosmic Ray Subsystem – CRS). CRS ghi lại các hạt năng lượng cao đi qua, giúp xác định hàm lượng năng lượng, nguồn gốc và quá trình gia tốc của các tia vũ trụ. Nhờ CRS, các nhà khoa học có thông tin về điện tích hạt trong từ quyển của các hành tinh lớn như Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh.

Công cụ Low-Energy Charged Particle (LECP) cung cấp dữ liệu về tốc độ và số lượng các hạt tích điện. Nếu hình dung LECP như một tấm vật liệu, những hạt năng lượng để lại bằng chứng tương tự như lỗ do đạn bắn; độ xuyên sâu và phân bố cho phép suy ra vận tốc và hướng chuyển động của các hạt.

Cảm biến từ trường (MAG) theo dõi những biến đổi trong từ trường lưu truyền từ Mặt Trời và những cấu trúc địa phương, giúp xác định xem một hành tinh có từ trường hay không và các tương tác giữa từ trường và các vệ tinh của hành tinh ấy.

Bộ thu phát sóng vô tuyến và plasma (PRA và PWS) hợp thành hệ liên lạc và quan sát quang phổ vô tuyến: PWS hoạt động trong dải 10 Hz đến 56 kHz, còn PRA có hai dải tần lớn hơn. Những thiết bị này cho phép Voyager dò được các tín hiệu plasma và sóng vô tuyến trong không gian, công cụ quan trọng để hiểu hiện tượng phát xạ từ Mặt Trời và từ môi trường liên sao.

Những quan sát trên không chỉ cung cấp dữ liệu thuần túy mà còn giúp đối chiếu sự khác biệt giữa môi trường bên trong nhật quyển và môi trường ở bên ngoài, mở ra bức tranh trực quan hơn về cách Mặt Trời tương tác với không gian liên sao.

Nhật quyển, biên giới và phát hiện nổi bật

Khái niệm nhật quyển — vùng ảnh hưởng do gió Mặt Trời tạo ra — là trung tâm của nhiều kết luận từ chương trình Voyager. Biên giới nơi gió Mặt Trời yếu dần và môi trường giữa các sao bắt đầu được gọi là rìa nhật quyển hay “nhật điểm”. Từ quan sát của Voyager, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận rằng cường độ tia vũ trụ ở bên ngoài nhật quyển lớn hơn khoảng ba lần so với bên trong, một phát hiện quan trọng để hiểu vai trò bảo vệ của nhật quyển đối với hệ Mặt Trời.

Các dữ liệu từ Voyager cũng được tích hợp với thông tin thu từ các nhiệm vụ mới hơn để xây dựng một mô hình toàn diện hơn về hoạt động của Mặt Trời và cấu trúc nhật quyển. Theo lời một quan chức phụ trách vật lý năng lượng của NASA, những quan sát này giúp làm sáng tỏ ảnh hưởng của Mặt Trời trên quy mô toàn hệ hành tinh.

Nguồn năng lượng—giới hạn và chiến lược kéo dài hoạt động

Mỗi tàu Voyager được cấp điện bằng các máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG), dùng nhiệt tỏa ra từ sự phân rã của plutonium-238 để sinh điện. Sau nhiều thập kỷ, số nhiệt lượng sẵn có giảm dần theo quá trình phân hủy, khiến khả năng cung cấp điện suy giảm theo thời gian.

Để kéo dài hoạt động của những hệ quan trọng, đội vận hành đã tắt các hệ không thiết yếu, kể cả những bộ phận dùng để giữ ấm các thiết bị. NASA cho biết kể từ năm 2019 một số máy sưởi đã bị tắt nhằm tiết kiệm năng lượng cho các dụng cụ khoa học còn hoạt động. Dù vậy, các nhà khoa học vẫn ngạc nhiên khi một vài thiết bị tiếp tục hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn mức thiết kế ban đầu; nguyên nhân chi tiết vẫn đang được tìm hiểu.

Theo dõi quỹ đạo và tiếp nhận dữ liệu từ xa

NASA cung cấp công cụ trực tuyến để quan sát vị trí và quỹ đạo của Voyager, với cập nhật thường xuyên. Ứng dụng này hiển thị khoảng cách và vận tốc theo thời gian thực, giúp cộng đồng và nhà nghiên cứu theo dõi hành trình liên tục của hai tàu.

Do khoảng cách rất lớn, việc truyền tín hiệu giữa Trái Đất và Voyager mất nhiều thời gian và yêu cầu hệ thống thu phát mạnh. Tuy nhiên, ngay cả khi liên lạc chậm và tín hiệu yếu dần, dữ liệu gửi về vẫn vô giá vì nguồn thông tin trực tiếp từ bên ngoài nhật quyển là hiếm có.

Những đóng góp kéo dài và ý nghĩa đối với khoa học

NASA từng lên kế hoạch cho mỗi nhiệm vụ Voyager kéo dài khoảng 5 năm, nhưng thực tế chúng đã vượt xa kỳ vọng ban đầu. Trong gần nửa thế kỷ qua, hai tàu liên tục gửi về những quan sát về tương tác giữa gió Mặt Trời và môi trường liên sao, cung cấp bằng chứng thực nghiệm để các mô hình về nhật quyển, tia vũ trụ và từ trường hành tinh được hoàn thiện.

Một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA nhận định rằng sau 45 năm, Voyager tiếp tục mang về những quan sát từ các vùng chưa được khảo sát — điều này nhấn mạnh giá trị lâu dài của các nhiệm vụ thám hiểm không gian có tầm nhìn dài hạn.

Các câu hỏi còn mở (FAQ ngắn)

1. Voyager còn hoạt động không?
Vâng. Cả hai tàu vẫn gửi dữ liệu; mỗi tàu hiện có vài thiết bị khoa học còn hoạt động sau nhiều thập kỷ.

2. Chúng đã rời xa Trái Đất bao xa?
Theo số liệu được công bố, khoảng cách xấp xỉ 23 tỷ km tính đến thời điểm ghi nhận trong nguồn thông tin gốc.

3. Khi nào hai tàu vượt rìa Hệ Mặt Trời?
Voyager 1 vượt rìa hệ Mặt Trời vào năm 2012; Voyager 2 đi qua ranh giới này vào tháng 11/2018.

4. Vì sao chúng vẫn hoạt động dù bị tắt máy sưởi?
NASA cho biết đội điều khiển đã tắt các hệ không cần thiết để tiết kiệm điện; một số thiết bị vẫn tiếp tục hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn thiết kế, và nguyên nhân chi tiết đang được nghiên cứu.

Kết luận: Di sản kỹ thuật và giá trị tương lai

Voyager 1 và 2 là minh chứng cho thiết kế kỹ thuật bền bỉ và kế hoạch khoa học dài hạn. Dù gặp nhiều giới hạn về năng lượng và băng thông truyền tín hiệu, hai tàu tiếp tục đóng vai trò là nguồn dữ liệu trực tiếp duy nhất từ vùng không gian liên sao gần chúng ta. Những phát hiện do Voyager cung cấp vẫn được dùng làm nền tảng cho phân tích của các nhiệm vụ mới hơn và cho hiểu biết ngày càng sâu về cách Mặt Trời tương tác với môi trường vũ trụ xung quanh.

Hành trình của Voyager chưa hẳn kết thúc: khi năng lượng dần cạn, giá trị khoa học của từng byte dữ liệu gửi về càng trở nên quý giá, và bài học từ Voyager sẽ tiếp tục định hướng cho các sứ mệnh khám phá tương lai.

Để tiếp tục tìm hiểu về nguồn gốc và sự thật đằng sau các tin đồn không gian, bạn có thể đọc thêm phân tích chuyên sâu về lời đồn về 20.000 kim tự tháp trên sao Kim trong bài viết phân tích lời đồn 20.000 kim tự tháp trên sao Kim, nơi giải mã nguồn gốc thông tin và kiểm chứng với hồ sơ sứ mệnh.

Nếu bạn quan tâm đến các ngoại hành tinh có đặc tính bất thường, bài viết về HD 114082 b cung cấp góc nhìn chuyên sâu về một hành tinh khí có khối lượng và kích thước khó giải thích, hãy xem khám phá hành tinh HD 114082 b bí ẩn để hiểu thách thức đối với mô hình hình thành hành tinh.

Với những ai muốn đọc phân tích giới hạn tăng trưởng của hố đen siêu khối lượng và khái niệm SLAB, bài viết về khả năng tồn tại hố đen lớn hơn 100 tỷ Mặt Trời sẽ hữu ích; mời tham khảo bàn luận khả năng tồn tại hố đen SLAB siêu lớn để có góc nhìn sâu hơn về TON 618 và vai trò của hố đen nguyên thủy.