66 triệu năm trước, một tiểu hành tinh có đường kính khoảng 10 km đã lao qua bầu khí quyển, để lại một vết sẹo lớn trên bờ biển Bán đảo Yucatán của Mexico. Vụ va chạm đã gây ra sóng thần và hỏa hoạn trên toàn cầu, và loài khủng long đã phải chịu một thảm họa tàn khốc.
Va chạm giữa các hành tinh với Trái Đất luôn là một trong những vấn đề đáng lo ngại nhất đối với các nhà thiên văn học và là chủ đề yêu thích của các bộ phim bom tấn Hollywood. Trong "Armageddon", anh chàng Bruce Willis chỉ huy đội khoan dầu dưới biển sâu của mình đào hố và chôn thuốc nổ trên một thiên thạch, và cuối cùng hy sinh mạng sống để bảo vệ Trái Đất. Ngay hôm nay, NASA đã đưa cốt truyện phim về việc cứu Trái Đất thành hiện thực.
Vào lúc 1:21 sáng giờ địa phương ngày 23 tháng 11 (14:21 chiều giờ Bắc Kinh ngày 24 tháng 11), tên lửa SpaceX Falcon 9 đã được phóng thành công từ Căn cứ Lực lượng Không gian Vandenberg ở California và thực hiện nhiệm vụ tập trận "phòng thủ hành tinh".
Cuộc tập trận mang tên Thử nghiệm chuyển hướng tiểu hành tinh kép (DART) dự kiến sẽ tiêu tốn 330 triệu đô la.
Bài tập này là sự hợp tác giữa Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng Johns Hopkins (APL), Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực (JPL), Trung tâm bay không gian Goddard (GSFC), Trung tâm vũ trụ Johnson (JSC), Trung tâm nghiên cứu Glenn (GRC) và Trung tâm nghiên cứu Langley (LARC).
NASA cho biết tiểu hành tinh Dimorphos không gây ra mối đe dọa nào cho Trái Đất. Nhưng hệ điều hành của nó là nơi thử nghiệm gần như hoàn hảo để xem liệu việc đâm vào một tiểu hành tinh có thể thay đổi quỹ đạo của nó hay không. Mặc dù sẽ không có tiểu hành tinh nào có đường kính lớn hơn 140 mét va vào Trái đất trong 100 năm tới, tính đến tháng 10 năm 2021, chỉ có khoảng 40% số tiểu hành tinh được con người phát hiện. Nghĩa là vẫn còn nhiều tiểu hành tinh chưa biết đang quay quanh không gian và liệu chúng có tiếp xúc gần với Trái Đất hay không vẫn còn là điều chưa biết.
Biểu đồ nhiệm vụ DART | Nguồn hình ảnh: NASA
Sau khi phóng, DART sẽ triển khai Hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời lăn (ROSA) để cung cấp năng lượng mặt trời cần thiết cho hệ thống đẩy điện. Nó cũng sẽ ra mắt hệ thống đẩy điện mặt trời thương mại Evolutionary Xenon Thruster (NEXT-C) do NASA phát triển để thử nghiệm công nghệ động cơ ion thế hệ tiếp theo.
Sau khoảng 10 tháng bay, tàu thăm dò robot trên tên lửa sẽ "anh dũng hy sinh" vào cuối năm 2022 và đâm vào tiểu hành tinh Dimorphos.
Trong 10 ngày đầu tiên của Chiến tranh Phòng thủ Trái đất, tàu thăm dò robot sẽ phóng CubeSat, một vệ tinh nhỏ do Cơ quan Vũ trụ Ý chế tạo, để ghi lại toàn bộ cuộc tập trận.
Bốn giờ trước khi va chạm, tàu thăm dò sẽ chuyển sang chế độ hoàn toàn tự động, sử dụng camera tích hợp có tên Draco và phần mềm dẫn đường tự động tinh vi để lao về phía mục tiêu với tốc độ 6,6 km/giây. Tốc độ này nhanh hơn máy bay chiến đấu gấp 10 lần và lực tác động đủ để tạo ra một hố có đường kính từ 10 đến 20 mét trên Dimorphos.
NASA dự đoán vụ va chạm sẽ làm thay đổi tốc độ của Dimorphos một phần trăm và khiến chu kỳ quỹ đạo của nó lệch đi vài phút. Mặc dù sự thay đổi này chỉ kéo dài trong vài phút, các nhà khoa học có thể quan sát và đo lường nó bằng kính thiên văn tiên tiến trên Trái Đất.
Biểu đồ DART | Nguồn hình ảnh: NASA
Ngoài phương pháp tác động được sử dụng trong bài tập DART này, các nhà khoa học đã đề xuất nhiều phương pháp khác để loại bỏ mối đe dọa từ tiểu hành tinh. Ví dụ, chúng có thể bị bốc hơi bằng tia laser, lộ trình của chúng có thể bị thay đổi bằng lực hấp dẫn của tàu vũ trụ, và một phương pháp tàn nhẫn hơn là cho nổ tung chúng bằng thuốc nổ.
Vào ngày 31 tháng 10, Philip Lubin và Alexander Cohen đã nộp một bài báo dài 131 trang cho tạp chí Advances in Space Research, có tên là Dự án Pi cho cuộc tấn công hành tinh.
Ý tưởng chính của Dự án π là đặt các thanh kim loại hình trụ có đường kính từ 10-30 cm chứa đầy thuốc nổ vào quỹ đạo xung quanh tiểu hành tinh. Khi một tiểu hành tinh va vào chúng với tốc độ cực cao, nó sẽ bị thổi bay thành rất nhiều mảnh vỡ có đường kính khoảng 10 mét hoặc nhỏ hơn. Năng lượng sinh ra từ vụ nổ sẽ được chuyển hóa thành nhiệt, âm thanh và ánh sáng. Đến lúc đó, bầu khí quyển sẽ làm bốc hơi các mảnh vỡ như áo chống đạn, làm giảm tác động. Philip Lubin ước tính rằng sóng xung kích âm thanh cùng ánh sáng và nhiệt đi kèm từ vụ nổ vẫn sẽ gây ra một số thiệt hại cho mặt đất, nhưng sẽ ở mức tối thiểu. Điều quan trọng nhất là so với kế hoạch "phòng thủ hành tinh", kế hoạch Pi có nhiều lợi thế hơn trong việc giải quyết các trường hợp khẩn cấp: "Vấn đề với việc làm chệch hướng một tiểu hành tinh là nó đòi hỏi thời gian phản ứng rất hạn chế. Nói cách khác, bạn cần phải làm chệch hướng quỹ đạo của tiểu hành tinh trước khi nó tiến gần đến Trái đất".
Ngược lại, thời gian phản hồi cần thiết cho kế hoạch π ngắn hơn nhiều. Theo tính toán của tác giả, một tiểu hành tinh có đường kính dưới 50 mét có thể bị chặn thành công 5 giờ trước khi va chạm với Trái Đất. Các tiểu hành tinh có đường kính nhỏ hơn 100 mét có thể bị chặn lại một ngày trước khi chúng đâm vào Trái Đất. Các tiểu hành tinh có đường kính nhỏ hơn 370 mét có thể bị chặn lại 10 ngày trước khi va chạm với Trái Đất. Các tiểu hành tinh có đường kính dưới 20 mét có thể bị xử lý 100 giây trước khi chúng đâm vào Trái Đất.
Con tàu thăm dò robot sắp chết một cách anh hùng | Nguồn hình ảnh: NASA
Trong 100 năm qua, Trái Đất đã bị một số tiểu hành tinh đâm vào, nhưng may mắn là không có tiểu hành tinh nào gây ra thương vong lớn.
Vụ thiên thạch rơi gần đây nhất xảy ra ở quốc gia láng giềng của chúng ta, Nga. Vào ngày 15 tháng 2 năm 2013, một tiểu hành tinh có đường kính khoảng 19 mét đã xuyên qua bầu khí quyển phía trên thành phố Chelyabinsk của Nga ở góc nông 20° và tốc độ khoảng 65.000 km/h (gấp 53 lần tốc độ âm thanh). Sau khi cháy dữ dội trong khoảng 30 giây, cuối cùng nó tan rã và phát nổ ở độ cao 20-25 km so với mặt đất. Lượng năng lượng khổng lồ truyền xuống mặt đất, gây hư hại cho hơn 7.000 tòa nhà trên diện tích hàng nghìn km2 và làm bị thương hơn 1.500 đến 2.000 người.
sự kiện chelyabinsk | Nguồn hình ảnh: The New York Times
Các nhà thiên văn học dự đoán rằng vào ngày 13 tháng 4 năm 2029, một tiểu hành tinh có tên Apophis với đường kính 370 mét sẽ bay qua Trái Đất. Tiểu hành tinh này sẽ tiếp xúc gần với Trái Đất một lần nữa vào các năm 2036, 2051 và 2066.
Mặc dù Trái Đất sẽ không gặp nguy hiểm nào vào năm 2029, nhưng việc Apophis liên tục ghé thăm vẫn khiến nhiều nhà thiên văn học lo lắng. Philip Lubin thậm chí còn ví nó như một viên đạn bay vèo qua đầu. Sự khác biệt là năng lượng tác động mà "viên đạn" này mang theo tương đương với tổng năng lượng của tất cả các kho vũ khí hạt nhân trên thế giới.
Hơn nữa, các nhà thiên văn học tin rằng các tiểu hành tinh như Apophis gây ra mối đe dọa "lỗ khóa hấp dẫn".
Điều này có nghĩa là khi bay ngang qua, chúng có thể đi qua một vùng không gian cụ thể gần Trái Đất. Tại đó, lực hấp dẫn của Trái Đất sẽ điều chỉnh quỹ đạo của chúng, dẫn đến các vụ va chạm trong tương lai với Trái Đất. Do đó, cho dù là phương pháp phòng thủ của cuộc tập trận DART hay phương pháp tấn công của kế hoạch π, thì việc chuẩn bị đầy đủ cho các mối đe dọa từ tiểu hành tinh càng sớm càng tốt luôn là điều tốt.
Xét cho cùng, Trái Đất là ngôi nhà chung của nhân loại và mọi sinh vật.
Tài liệu tham khảo:
https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart
https://phys.org/news/2021-10-physicalists-method-defending-earth-cosmic.html
https://www.deepspace.ucsb.edu/projects/pi-terminal-planetary-defense
https://www.scientificamerican.com/article/planetary-defense-is-good-but-is-planetary-offense-better/
https://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/2021/10/PI-Terminal-Planetary-Defense.pdf
https://www.science.org/content/article/nasa-s-first-planetary-defense-mission-will-nudge-asteroid
Tác giả: Lưu Phương
Biên tập: HS
Bố cục: Lý Tuyết Vi
Nguồn: Tiêu đề học thuật
