Kính viễn vọng không gian: Mắt thần của loài người

Trong những thành tựu khoa học công nghệ, việc phát minh kính thiên văn là bước tiến lớn của loài người trong sự nghiệp nghiên cứu không gian vũ trụ.

Năm 1608, khi ông Hans Lippershey người Hà Lan (1570-1619) chế tạo chiếc kính viễn vọng, được coi là mốc quan trọng trong lịch sử thiên văn học.

Chỉ một năm sau, vào năm 1609, nhà bác học vĩ đại Galileo Galilei người Italy (1564-1642), trên nguyên lý kết hợp các thấu kính của Hans Lippershey chế tạo những kính thiên văn có ống kính dài hơn, nâng độ phóng đại hơn gấp nhiều lần.

Galileo mày mò nghĩ ra cách tự chế tạo kính thiên văn. Ông học cách mài thấu kính cùng những kỹ năng cần thiết khác. Chỉ sau một thời gian ngắn, ông đã chế tạo được những chiếc kính thiên văn có độ phóng đại tới 8 lần, rồi 20 lần.

Cùng thời Galileo chứng kiến sự cống hiến của một số nhà khoa học, tiêu biểu như Johannes Kepler (1571-1630), nhà toán học và thiên văn học người Đức, là tác giả của ba định luật nổi tiếng về chuyển động của các hành tinh trong hệ Mặt trời.

Để ghi nhận những cống hiến của Kepler cho khoa học, Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) lấy tên ông đặt cho một chiếc kính thiên văn chuyên tìm kiếm hành tinh trong vũ trụ.

Kính viễn vọng không gian Kepler bắt đầu sứ mệnh của mình kể từ năm 2009. Nhiệm vụ chính của nó là quan sát các hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời. Nó đã phát hiện hơn 5.000 thiên thể có khả năng là ngoại hành tinh (hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời), trong số đó có 2.500 ngoại hành tinh về sau đã được giới khoa học công nhận.

Kính viễn vọng không gian hiện đại

Ở thời kỳ hiện đại, tiêu biểu nhất phải kể đến kính viễn vọng không gian Hubble và kính viễn vọng không gian James Webb.

Hubble là kính đang hoạt động của NASA, mang tên của nhà thiên văn học Mỹ Edwin Powell Hubble (1889-1953). Đây là kính thiên văn phản xạ được trang bị hệ thống máy tính và gương thu ánh sáng có đường kính 240cm.

Tháng 4/1990, Hubble đã được phóng lên quỹ đạo từ Trạm không quân mũi Canaveral, Mỹ.

Hubble là kính viễn vọng lớn và mạnh nhất được phóng vào thời kỳ đó, Hubble hoạt động trên quỹ đạo của Trái đất tại độ cao khoảng 610 km, cao hơn khoảng 220 km so với quỹ đạo của Trạm vũ trụ quốc tế ISS.

Với tốc độ di chuyển khoảng 7.500m/s, Hubble có thể quay 1 vòng quanh Trái đất chỉ trong khoảng 97 phút và nó thực hiện 15 vòng mỗi ngày.

Kính viễn vọng Hubble được trang bị các thiết bị hoạt động bằng năng lượng mặt trời, nhằm chụp lại tất cả những hình ảnh của vũ trụ với ánh sáng khả kiến (ánh sáng có thể thấy được), tia cực tím (UV) và ánh sáng có bước sóng cận hồng ngoại.

Đến nay, Hubble đã đi được quãng đường dài hơn 6,5 tỷ km, chụp và gửi về Trái đất hơn 1,3 triệu ảnh, giúp các nhà thiên văn học hiểu thêm về các hành tinh và ngôi sao trong vũ trụ.

Sau thành công của kính viễn vọng Hubble, kính viễn vọng James Webb - được coi là đài quan sát khoa học không gian mạnh nhất thế giới đã được đưa vào vũ trụ.

So với kính Hubble, James Webb có kích thước lớn hơn với đường kính gương gấp ba lần, mạnh hơn và chi phí vận hành tốn kém hơn.

Dự án tiêu tốn tới 10 tỷ USD để đưa đài quan sát nặng 6,2 tấn này vào không gian. Bắt đầu hoạt động từ tháng 7/2022, James Webb là kính viễn vọng không gian mạnh nhất từ trước tới nay. Kính viễn vọng này hiện đang quay quanh quỹ đạo cách Trái đất 1,6 triệu km.

Các nhà khoa học hy vọng kính viễn vọng không gian James Webb mở ra một kỷ nguyên mới trong công cuộc khám phá vũ trụ. Một trong những nhiệm vụ chính của kính viễn vọng trị giá 10 tỷ USD này là nghiên cứu vòng đời của các vì sao. Ngoài ra, việc nghiên cứu các hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời nằm trong những nhiệm vụ của kính viễn vọng không gian James Webb.

Năm 2022, James Webb chụp được vô vàn bức ảnh về vũ trụ sơ khai sau vụ nổ Big Bang, mở ra kỷ nguyên mới của ngành thiên văn học và mang lại rất nhiều những khám phá về vũ trụ bí ẩn.

Đạt nhiều thành tựu

Người đứng đầu Văn phòng sứ mệnh Webb thuộc Viện Khoa học viễn vọng không gian tại Blatimore (Mỹ), ông Massimo Stiavelli cho biết: “Kính viễn vọng không gian James Webb vận hành tốt hơn dự kiến về mọi mặt. Các công cụ hiệu quả hơn, mắt kính tinh nhạy hơn và ổn định hơn. Sự ổn định đóng vai trò quan trọng để tạo ra sự trong sáng của hình ảnh”.

Chuyên gia Massimo Stiavelli cho biết: “Yêu cầu của chúng tôi đặt ra cho kính Webb tương tự như đối với Hubble về độ chính xác. Chúng tôi đã có được độ chính xác cao gấp bảy lần”.

Khác với Hubble, kính viễn vọng James Webb được tối ưu hóa cho ánh sáng hồng ngoại. Tiến sĩ McCarthy thuộc tập đoàn hàng không vũ trụ Ball Aerospace cho biết: “Kính viễn vọng không gian James Webb thu được ánh sáng bước sóng cận hồng ngoại tốt hơn Hubble, cho phép nhìn rõ hơn vào các đám bụi trong vũ trụ, nơi các ngôi sao và hành tinh đang hình thành. Nói ngắn gọn, James Webb thực hiện tốt nhiệm vụ của Hubble và sẽ còn làm tốt hơn nữa”.

Kính viễn vọng James Webb phát hiện một ngoại hành tinh ở rất xa, tên là WASP-96b. Cách hành tinh của chúng ta gần 1.150 năm ánh sáng, hành tinh WASP-96b có kích cỡ bằng một nửa Mộc tinh và quay quanh ngôi sao của nó chỉ mất hơn ba ngày.

Nhờ kính viễn vọng không gian Webb, lần đầu tiên các nhà khoa học xác nhận rằng khí CO2 có trong khí quyển của một ngoại hành tinh khác được đặt tên là WASP 39b.

“Hiện nay đúng là thời điểm tuyệt vời để khám phá vũ trụ”, bà Lisa Kaltenegger, Giáo sư thiên văn học công tác tại Đại học Cornell nói. “Chúng ta có cô độc trong vũ trụ không? Chiếc kính viễn vọng không gian tuyệt vời này là công cụ đầu tiên có thể thu thập đủ ánh sáng để ta bắt đầu phân tích câu hỏi cơ bản này”.

Cùng sự phát triển của kính viễn vọng không gian, các nhà thiên văn học đang nỗ lực nghiên cứu để có thêm nhiều hình ảnh về những cảnh quan kỳ diệu trong vũ trụ, dần đưa ra lời giải cho những bí ẩn của vũ trụ bao la.