[Phần mềm di động: BoKeYuan] Kể từ chương trình đổ bộ lên mặt trăng Apollo, khi các phi hành gia triển khai một số trạm đo ở các vị trí khác nhau trên bề mặt Mặt Trăng và bất ngờ phát hiện ra rằng vệ tinh tự nhiên duy nhất trên Trái Đất không hề bất hoạt về mặt địa chấn, NASA đã không đo động đất trên Mặt Trăng trong 43 năm. Terry Hurford, một nhà địa vật lý tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, đã đạt được mong muốn của mình khi ông phát triển máy đo địa chấn thế hệ tiếp theo có độ bền cao cùng các cộng sự tại Đại học bang Arizona.
Trong số các công nghệ và hệ thống mới tiên tiến mà NASA sẽ sử dụng theo chương trình Artemis để khám phá Mặt Trăng chi tiết hơn sẽ có Thí nghiệm nghiên cứu và giám sát dưới bề mặt Mặt Trăng, dữ liệu của thí nghiệm này không chỉ lập bản đồ bên trong Mặt Trăng, từ bề mặt đến lõi, mà còn cảnh báo các phi hành gia về các sự kiện địa chấn Mặt Trăng (động đất Mặt Trăng). Chương trình Phát triển và Nâng cao Công cụ Đo đạc Mặt Trăng (DALI) của NASA đang hỗ trợ nỗ lực nghiên cứu này. Trước khi tàu Apollo hạ cánh xuống Mặt Trăng, các nhà khoa học không hề biết đến những cơn rung chuyển của Mặt Trăng.
Minh họa: Không giống như các hệ thống trước đây, thế hệ máy đo địa chấn tiếp theo có thể được triển khai tự động. Trong bức ảnh này, phi hành gia tàu Apollo 12 Alan Bean đang mang gói Thí nghiệm Bề mặt Mặt trăng Apollo đến địa điểm triển khai trên Mặt trăng.
Từ năm 1969 đến năm 1977, các thiết bị được triển khai như một phần của Thí nghiệm bề mặt Mặt trăng Apollo (ALSEP) của NASA đã ghi lại 12.000 sự kiện địa chấn Mặt trăng, bao gồm cả va chạm thiên thạch và động đất Mặt trăng sâu và nông có cường độ từ dưới 3 độ richter đến cao tới 5 độ richter. Nhưng vào năm 1977, NASA đã đóng cửa mảng ALSEP và mặc dù các nhà khoa học vẫn khai thác dữ liệu ALSEP, hiểu biết về bên trong Mặt Trăng vẫn còn thô sơ và hạn chế. Do đó, điều quan trọng là phải tìm hiểu thêm về cấu trúc bên trong Mặt Trăng và cung cấp cho các phi hành gia hệ thống cảnh báo sớm.
Một trong những thiết bị chính sẽ là máy đo địa chấn, cụ thể là loại dễ triển khai, chắc chắn, chi phí chế tạo tương đối rẻ và có tiêu chuẩn hiệu suất được kỳ vọng là cao nhất có thể. Nhóm nghiên cứu đang thiết kế thiết bị này một cách cụ thể để NASA hoặc các hệ thống tàu đổ bộ hoặc xe tự hành thương mại có thể triển khai, bất kể địa hình và thời gian thực hiện nhiệm vụ, với mục tiêu lâu dài là thiết lập một mạng lưới địa chấn. DALI đã tương đối hoàn thiện nhờ các khoản đầu tư từ một số dự án phát triển công nghệ trước đây của NASA cũng như chương trình Nghiên cứu và Phát triển Nội bộ (IRAD) của Goddard, dự kiến sẽ gần như sẵn sàng triển khai sau khi nguồn tài trợ kết thúc sau ba năm.
Cải tiến hệ thống
Năm nhóm chuyên gia khác của Goddard đã nhận được tài trợ của DALI để thúc đẩy quá trình phát triển các thiết bị bổ sung, đảm bảo vai trò của trung tâm trong kỷ nguyên thám hiểm tiếp theo của NASA. Suplime cung cấp hiệu suất tốt hơn các hệ thống khác: Sau khi Mạng lưới Mặt trăng Apollo được triển khai đầy đủ, đã có một số nỗ lực nhằm xây dựng máy đo địa chấn hành tinh. Cuối cùng, NASA đã đưa họ lên các sứ mệnh Mars Viking, sứ mệnh Venus 13 và 14, và hiện tại là sứ mệnh Mars InSight, sứ mệnh đầu tiên của NASA chuyên khám phá bên dưới bề mặt sao Hỏa.
Minh họa: Máy đo địa chấn của sứ mệnh Mars Insight là máy tốt nhất từ trước đến nay; tuy nhiên, cần phải có một cánh tay triển khai để định vị nó.
Các thiết bị thời Apollo rất nhạy cảm với độ nghiêng, vì vậy các phi hành gia phải định hướng chúng. Mặc dù thiết bị Mars InSight là máy đo địa chấn hành tinh tốt nhất hiện nay, nhưng hệ thống cảm biến của nó rất lớn và cần một cánh tay rô-bốt phức tạp để triển khai thiết bị. Suplime dựa trên các cảm biến điện tử phân tử (MET), một công nghệ mà Đại học bang Arizona đang đóng góp cho nỗ lực này. MET được sử dụng trong địa chấn học trên cạn và dựa vào chất lỏng phản ứng với gia tốc động đất.
Chất lỏng chảy qua một bộ phận cảm biến tạo ra dòng điện có thể đo được, cung cấp dữ liệu chuyển động mặt đất có độ chính xác cao. Điểm tuyệt vời của công nghệ MET là nó chắc chắn và dễ triển khai. Thiết bị sẽ bao gồm ba cảm biến hướng về các hướng khác nhau bên trong vỏ thiết bị. Ví dụ, nếu gói hàng bị lật và nghiêng, hướng chuyển động sẽ không ảnh hưởng đến khả năng thu thập dữ liệu và xác định nguồn hoạt động địa chấn của SUPRIME. Nói cách khác, gói dụng cụ không yêu cầu định vị chính xác để thực hiện chức năng của nó, không có bộ phận chuyển động và dễ sản xuất.
Các nhà công nghệ của NASA Goddard đã giúp cải thiện thiết kế cảm biến, bao gồm các miếng đệm bổ sung và cách tốt hơn để gắn cảm biến, nhưng đóng góp quan trọng nhất là thiết bị điện tử đọc, có mạch tích hợp ứng dụng chuyên biệt (ASIC) tiên tiến chịu được bức xạ giúp giảm thiểu khối lượng và yêu cầu về điện năng của thiết bị.
Bác Khắc Nguyên | Nghiên cứu/Từ: Trung tâm bay vũ trụ Goddard của NASA
BoKeYuan｜Khoa học, công nghệ, nghiên cứu, khoa học phổ thông
Theo dõi [Bokeyuan] để xem thêm nhiều khoa học vũ trụ đẹp hơn
