Tàu vũ trụ Solar Orbiter của ESA sẽ bay qua đuôi sao chổi ATLAS trong những ngày tới và mặc dù tàu vũ trụ mới phóng này hiện chưa thu thập dữ liệu khoa học, nhưng các chuyên gia trong sứ mệnh đã và đang nỗ lực để đảm bảo bốn thiết bị quan trọng nhất được bật trong cuộc chạm trán độc đáo này. Solar Orbiter được phóng vào ngày 10 tháng 2 năm 2020 và kể từ đó các nhà khoa học và kỹ sư đã tiến hành một loạt các thử nghiệm và quy trình thiết lập. Ngày hoàn thành giai đoạn này được ấn định là ngày 15 tháng 6 để tàu vũ trụ có thể hoạt động đầy đủ chức năng khi đến điểm cận nhật đầu tiên vào giữa tháng 6.
Tuy nhiên, việc phát hiện ra cuộc chạm trán tình cờ với sao chổi đã khiến vấn đề trở nên cấp bách hơn. Việc bay ngang qua đuôi sao chổi một cách bất ngờ là một sự kiện hiếm gặp đối với một sứ mệnh không gian, và các nhà khoa học chỉ biết rằng hiện tượng này chỉ xảy ra sáu lần trước đây, đối với các sứ mệnh không cụ thể là săn đuổi sao chổi. Tất cả những cuộc chạm trán như vậy đều được phát hiện trong dữ liệu tàu vũ trụ sau khi các sự kiện xảy ra, và sự giao thoa sắp tới của Solar Orbiter với sao chổi là sứ mệnh đầu tiên có thể dự đoán trước. Geraint Jones thuộc Phòng thí nghiệm Khoa học Không gian Murad tại University College London, Vương quốc Anh, người có 20 năm kinh nghiệm nghiên cứu những cuộc chạm trán như vậy, đã nhận thấy điều này.
Ông đã phát hiện ra hiện tượng đuôi sao chổi bất ngờ đầu tiên vào năm 2000 khi đang điều tra một nhiễu loạn kỳ lạ trong dữ liệu do tàu vũ trụ nghiên cứu mặt trời Ulysses của ESA/NASA ghi lại vào năm 1996. Nghiên cứu cho thấy tàu vũ trụ đã đi qua đuôi của sao chổi Yakuta, còn được gọi là "Sao chổi lớn năm 1996". Ngay sau thông báo, Ulysses đã đi qua đuôi của một sao chổi khác, rồi qua đuôi của sao chổi thứ ba vào năm 2007. Nhận ra vào đầu tháng này rằng Solar Orbiter sẽ đến vị trí cách sao chổi C/2019 Y4 (ATLAS) 44 triệu km về phía hạ lưu chỉ trong vài tuần, Geraint đã ngay lập tức thông báo cho nhóm ESA.
Công cụ phát hiện hoàn hảo
Solar Orbiter được trang bị một bộ gồm 10 thiết bị cảm biến tại chỗ và từ xa để nghiên cứu Mặt trời và dòng hạt tích điện mà nó giải phóng vào không gian. May mắn thay, bốn thiết bị tại chỗ này cũng là những thiết bị hoàn hảo để thăm dò đuôi sao chổi vì chúng đo các điều kiện xung quanh tàu vũ trụ, do đó chúng có thể trả về dữ liệu về các hạt bụi và các hạt tích điện do sao chổi phát ra. Những phát xạ này tạo thành hai đuôi của sao chổi: một đuôi bụi vẫn nằm trong quỹ đạo của sao chổi và một đuôi ion hướng thẳng về phía Mặt trời. Solar Orbiter sẽ đi qua đuôi ion của sao chổi ATLAS trong khoảng thời gian từ ngày 31 tháng 5 đến ngày 1 tháng 6 và qua đuôi bụi của sao chổi này vào ngày 6 tháng 6.
Nếu đuôi ion đủ dày đặc, Máy đo từ trường của tàu thăm dò Mặt trời (MAG) có thể phát hiện những thay đổi trong từ trường liên hành tinh khi nó tương tác với các ion trong đuôi sao chổi, trong khi Máy phân tích gió Mặt trời (SWA) có thể thu thập trực tiếp một số hạt đuôi. Khi Solar Orbiter đi qua đuôi bụi, tùy thuộc vào mật độ của nó (rất khó dự đoán), một hoặc nhiều hạt bụi nhỏ có thể va vào tàu vũ trụ với tốc độ hàng chục km/giây. Mặc dù điều này không gây ra rủi ro đáng kể cho tàu vũ trụ, nhưng bản thân các hạt bụi có thể bốc hơi khi va chạm, tạo thành những đám mây khí hoặc plasma tích điện nhỏ có thể được phát hiện bằng các thiết bị sóng vô tuyến và sóng plasma (RPW).
"Những cuộc chạm trán bất ngờ như thế này mang đến những cơ hội và thách thức độc đáo cho nhiệm vụ, nhưng đó là điều tốt! Những cơ hội như thế này đều là một phần của cuộc phiêu lưu khoa học. Một trong những thách thức là, do phải đưa vào hoạt động, có vẻ như không chắc là tất cả các thiết bị sẽ sẵn sàng kịp thời. Bây giờ, nhờ những nỗ lực phi thường của nhóm thiết bị và nhóm điều hành nhiệm vụ của ESA, tất cả bốn thiết bị tại chỗ sẽ được bật và thu thập dữ liệu, mặc dù sẽ cần phải chuyển các thiết bị trở lại chế độ đưa vào hoạt động tại một số thời điểm nhất định để đảm bảo nhiệm vụ đáp ứng được thời hạn 15 tháng 6.
Mong đợi điều bất ngờ
Một thách thức khác là hành vi của sao chổi ATLAS được phát hiện vào ngày 28 tháng 12 năm 2019. Trong vài tháng tiếp theo, sao chổi này sáng đến mức các nhà thiên văn học tự hỏi liệu nó có thể nhìn thấy bằng mắt thường vào tháng 5 hay không. Thật không may, vào đầu tháng 4, sao chổi này đã vỡ ra. Kết quả là, độ sáng của nó cũng giảm đáng kể và sự phân mảnh tiếp theo vào giữa tháng 5 làm sao chổi yếu hơn nữa, khiến nó khó có thể được Solar Orbiter phát hiện. Mặc dù khả năng phát hiện đã giảm nhưng nỗ lực này vẫn đáng giá. Với mỗi lần chạm trán với sao chổi, các nhà nghiên cứu lại tìm hiểu thêm về những vật thể hấp dẫn này.
Nếu Solar Orbiter phát hiện sự hiện diện của sao chổi ATLAS, nó sẽ tìm hiểu thêm về cách sao chổi tương tác với gió mặt trời, ví dụ, liệu kỳ vọng về hành vi của đuôi bụi có phù hợp với các mô hình nghiên cứu hay không. Mọi nhiệm vụ gặp sao chổi đều cung cấp những mảnh ghép của câu đố. Geraint là nhà nghiên cứu chính cho sứ mệnh đánh chặn sao chổi trong tương lai của ESA, một sứ mệnh gồm ba tàu vũ trụ dự kiến phóng vào năm 2028. Tàu sẽ bay ngang qua một sao chổi chưa xác định được chọn từ các sao chổi mới được phát hiện và sẽ gần hơn (hoặc thậm chí muộn hơn) thời điểm phóng.
Gần Mặt Trời
Solar Orbiter hiện đang quay quanh Mặt trời giữa quỹ đạo của Sao Kim và Sao Thủy, với điểm cận nhật đầu tiên xảy ra vào ngày 15 tháng 6 ở khoảng cách khoảng 77 triệu km tính từ Mặt trời. Trong vài năm tới, nó sẽ tiến gần hơn nữa vào bên trong quỹ đạo của Sao Thủy, cách bề mặt Mặt trời khoảng 42 triệu km. Trong khi đó, sao chổi ATLAS đã ở đó, đang tiến gần đến điểm cận nhật của nó, dự kiến vào ngày 31 tháng 5, ở khoảng cách khoảng 37 triệu km so với Mặt trời. Yannis Zouganelis, Phó khoa học gia dự án Solar Orbiter của ESA, cho biết:
Sự giao thoa của đuôi sao chổi này cũng rất thú vị vì đây là lần đầu tiên nó xảy ra gần Mặt trời đến vậy, khi nhân sao chổi nằm trong quỹ đạo của Sao Thủy. Một trong những mục tiêu khoa học của Solar Orbiter là tìm hiểu về môi trường bụi ở gần hệ mặt trời nhất. Các sao chổi gần như sao chổi ATLAS là nguồn bụi nhật quyển bên trong, do đó nghiên cứu này sẽ giúp chúng ta hiểu không chỉ sao chổi này mà còn cả môi trường bụi của các ngôi sao. Đối với Solar Orbiter, việc quan sát sao chổi băng giá thay vì Mặt Trời nóng bỏng chắc chắn là một cách thú vị và bất ngờ để bắt đầu sứ mệnh khoa học của mình.
Bác Khắc Nguyên | Nghiên cứu/Từ: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Research Notes của AAS
DOI: 10.3847/2515-5172/ab8fa6
