Vào sáng ngày Giáng Sinh một chiếc hoả tiễn Ariane 5 đã rời bệ phóng tại French Guiana ở Nam Mỹ, đưa chiếc viễn-vọng-kính không-gian mang tên ‘James Webb Space Telescope’ (JWST) lên trời. Các khoa học gia hy vọng JWST sẽ giúp mở mang kiến thức con người về vũ trụ ngay sau Big Bang.

Ảnh vẽ Viễn-vọng-kính không-gian James Webb. Nguồn: Space.com 

James Webb là tên của vị giám đốc cơ quan Không-gian Quốc-gia NASA từ năm 1961 đến năm 1968. Trước đó ông từng là Thứ-trưởng Bộ Ngoại-Giao từ năm 1949 đến 1952. Ông được Tổng-thống Kennedy giao trách nhiệm lãnh đạo và điều hành dự án đưa người lên mặt trăng. Với kinh nghiệm nhiều năm trong chính quyền, James Webb đã biến NASA thành một tổ chức quy mô và chặt chẽ, với ngân sách dồi dào do Quốc-Hội tài trợ. Ông cũng là người có công xây dựng Trung-tâm Không-gian Quốc-gia (Johnson Space Center) tại Houston.

James Webb là người điều khiển hai chương trình Mercury và Gemini, tiền thân của Apollo, và chịu trách nhiệm cho vụ cháy Apollo 1 năm 1967 giết chết ba phi hành gia trước khi phi thuyền cất cánh. Ông giữ chức vụ giám đốc NASA cho đến hết nhiệm kỳ của Tổng thống Lyndon Johnson. Sau khi Richard Nixon thắng cử năm 1968, James Webb xin từ chức.

Hoả tiễn Ariane 5 với JWST rời bệ phóng ngày 25/12/2021. Nguồn: Ariane Space

Năm 2002 tên ông được đặt cho trạm quan sát không gian với chiếc viễn vọng kính mạnh nhất từng được kiến tạo — James Webb Space Telescope. JWST là thành quả của sự hợp tác giữa NASA và một số cơ quan không gian Âu Châu. Mục đích của JWST là để tìm hiểu về các thiên hà, về sự ra đời và tiến hoá của chúng, đi tìm những thiên hà lâu đời nhất và cách vận hành của các hệ hành tinh khác nhau. Nói cách khác, JWST có sứ mạng truy tìm nguồn gốc của vũ trụ.

Xem thêm:   Garth Brooks đại náo DFW

Chính vì những mục tiêu quá khó này nên từ một dự án $1 tỉ dự tính sẽ hoàn tất vào năm 2007, JWST đã ngốn hơn $10 tỉ và phải đến năm 2019 mới coi như tạm xong. Nhưng NASA chưa kịp làm gì với nó thì đại dịch Covid ập đến, đảo lộn hết mọi thứ. Nhưng sau hai năm bệnh dịch, cuối cùng thì JWST cũng được phóng lên không gian vào ngày Noel, 25/12/2021.

6 mảnh gương của JWST trong phòng thí nghiệm. Nguồn: Space.com

Trước JWST ba mươi năm, các nhà thiên văn học đã dùng viễn-vọng-kính không-gian Hubble để nghiên cứu và quan sát vũ trụ. Tuy Hubble là một bước tiến vĩ đại cho ngành thiên văn so với các loại viễn-vọng-kính trên mặt đất, nhưng nó vẫn không đủ khả năng nhìn thật sâu hay thật xa vào quá khứ vì nó vẫn dựa vào ánh sáng mắt thường nhìn thấy được. Trong khi đó thì JWST được thiết kế để phát hiện tia hồng-ngoại-tuyến (infrared) đến từ các vùng sâu thẳm nhất trong vũ trụ.

Như tất cả các loại viễn-vọng-kính khác, bộ phận quan trọng nhất của JWST là chiếc gương dùng để hứng nhận những tia sáng. Chiều ngang chiếc gương khổng lồ của JWST là 6.5m, trong khi đó chiếc gương của Hubble chỉ có 2.4m. JWST gồm có 18 mảnh gương hình lục giác, với hơn 100 động cơ để điều khiển và thay đổi góc độ của từng mảnh gương một cách độc lập. Mỗi tấm gương được làm bằng chất berrylium và được dát vàng. Chúng được thiết kế hết sức công phu và kỹ lưỡng bởi công ty Ball Aerospace & Technologies, sau đó được lắp ráp tại trung tâm Goddard của NASA ở Maryland. Chỉ cần một lỗi nhỏ trên chiếc gương là JWST có thể bị “mù”, và bao nhiêu công lao sẽ trôi vào bầu trời đen của vũ trụ.

Tấm bạt che nắng gồm 5 lớp vải đặc biệt. Nguồn: Space.com

Ðể có thể phát hiện ra tia hồng ngoại tuyến yếu ớt đến từ thật xa (cả chục tỉ năm ánh sáng) chiếc gương của JWST phải được giữ thật lạnh trong nhiệt độ -50K (tức -370F hay -223C). Ðể làm được điều đó, chiếc gương được đặt trong một chiếc thùng đông lạnh gọi là “cryocooler,” lúc nào cũng được che chở bởi một tấm bạt nhiều lớp gọi là “sunshield” để chống nắng. Tất cả các dụng cụ đều được xét nghiệm trong các phòng thí nghiệm đặc biệt trên mặt đất với nhiệt độ cực lạnh này.

Xem thêm:   Thay lòng đổi dạ

Trước khi được phóng lên không gian, chiếc bạt che được gấp lại thật gọn. Một khi JWST đã ra đến vùng phi-khí-quyển bên ngoài trái đất, các bộ phận như mảng solar panel hứng ánh nắng tạo điện và cái bạt che nắng sẽ từ từ mở bung ra. Ðây là những bước đầu tiên cực kỳ quan trọng vì chỉ cần một bộ phận không mở ra được là coi như xong. Quy trình đầy rủi ro và bất trắc này sẽ mất 29 ngày; NASA gọi nó là “29 ngày bên bờ vực thẳm.” Và khác với Hubble, nếu JWST lỡ gặp trục trặc sẽ không có ai bay lên đó để sửa vì nó sẽ được đặt tại một không-gian-điểm cách trái đất gần 1 triệu dặm mang tên L2.

Không-gian-điểm L2, nơi JWST sẽ “cắm dùi”. Nguồn: Space.com

L2, nơi JWST sẽ “cắm dùi”, là một trong 5 điểm đặc biệt trong thái-dương-hệ được gọi là Lagrange Points, khám phá bởi hai nhà toán học Leonhard Euler và Joseph-Louise Lagrange vào đầu thập niên 1770. Tại các không-gian-điểm này, sức hút từ ngôi sao (mặt trời) và hành tinh (trái đất) cân bằng nhau một cách tự nhiên khiến cho những vật thể trong vùng không-gian đó có thể ở yên một chỗ mà không cần phải sử dụng năng lượng luôn luôn để tự điều chỉnh nhằm khỏi bị hất ra khỏi quỹ đạo cố định của mình. Một khi JWST đến được L2, nó sẽ bay vòng quanh trung điểm vô hình đó. Mỗi nửa năm (trên trái đất) JWST sẽ quay trở về khởi điểm của nó so với vị trí của địa cầu và mặt trời.

Xem thêm:   Đoán

Nằm khuất sau lưng trái đất, JWST có thể nhìn xa ra ngoài không gian để dò tìm những tia hồng ngoại tuyến đến từ nơi Big Bang xảy ra cách đây hơn 13 tỉ năm. Các nhà khoa học gia hy vọng JWST sẽ là chìa khoá giúp loài người khám phá những bí ẩn về sự hình thành của thiên hà và vũ trụ. Tuy nhiên, vì JWST phải dùng nhiên liệu dự trữ để điều khiển động cơ đẩy “thruster” hòng giữ cho mình luôn nằm trong quỹ đạo bay quanh L2, tuổi thọ của nó chỉ khoảng chừng 10 năm.

Ảnh vẽ chiếc viễn-vọng-kính LUVOIR đang trong giai đoạn nghiên cứu và thiết kế. Nguồn: Space.com

Trong khoảng thời gian đó, một chiếc viễn-vọng-kính khác sẽ được thiết kế để thay thế cho JWST. Theo dự kiến, nó sẽ dùng ánh sáng cực tím và hồng ngoại, và được đặt tên là LUVOIR — Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor. So với JWST, tấm gương của LUVOIR sẽ lớn gấp đôi tấm gương của James Webb. Với LUVOIR, khoa học gia hy vọng con người sẽ tìm được những hành tinh giống như quả đất, tức những hành tinh có thể có sự sống.

Thông tin mới nhất trước khi bài báo lên khuôn cho biết JWST đã mở được các tấm bạt che nắng và đang bay như tên bắn đến điểm hẹn L2. Nếu mọi chuyện suôn sẻ, James Webb sẽ được đưa vào hoạt động trong vòng hai tuần lễ sắp tới. Chúng ta hãy cầu chúc cho Viễn-vọng-kính Không-gian James Webb mã đáo thành công, mở đầu một năm mới và một kỷ nguyên mới đầy hy vọng cho nhân loại.

IB