Vũ trụ ngoài kia là một thế giới vô cùng rộng lớn, nhưng vẫn ẩn chứa các thiên thạch cỡ lớn có khả năng đâm vào và hủy diệt Trái đất. Chống lại viễn cảnh tăm tối này hiện là một trong các hoạt động của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA).
 |
| Mô phỏng hoạt động của tàu vũ trụ đánh chặn trong chương trình DART. Nguồn: NASA |
Sát thủ thầm lặng từ không gian
Ngay bên trong Thái dương hệ của chúng ta, tại một vị trí nằm cách Mặt trời khoảng 151 triệu km, có một thiên thạch đen như than đá đang chậm rãi bay. Thiên thạch này có đường kính 0,5km, với phần giữa hơi phồng nhẹ, đều đặn lượn vòng quanh Mặt trời.
Thiên thạch được đánh giá có độ đậm đặc thấp, nghĩa là nó không phải một khối đơn nhất rắn chắc. Thay vì thế, đây là một tập hợp vô số các hòn đá giàu carbon, với đủ loại kích cỡ, đã bị trọng lực kéo lại thành một tập hợp các vật thể.
Thiên thạch được đặt cho cái tên Bennu và cứ sau mỗi 6 năm, quỹ đạo hình quả trứng sẽ khiến nó tiến tới một vị trí cách Trái đất chỉ 297.000km. Nói một cách khác, thiên thạch này sẽ ở tại một điểm gần Trái đất hơn khoảng 85.000km so với Mặt trăng.
Trong vòng 200 năm tới, có khả năng lực hấp dẫn của Trái đất sẽ đủ mạnh để tác động tới và làm thay đổi quỹ đạo của thiên thạch này, khiến nó bay về phía chúng ta. Lúc ấy tình hình sẽ rất tồi tệ.
Nếu Bennu va vào Trái đất, lực tác động sẽ tạo ra một miệng hố có đường kính lên tới gần 5km, sâu khoảng 0,4km. Các khu vực nằm cách điểm va chạm khoảng 5km sẽ nhanh chóng bị chôn vùi dưới khoảng 15m đất, tới từ cơn mưa mảnh vụn và bụi đất đá hình thành sau cú va chạm.
Chưa hết, một trận động đất với độ mạnh 6,7 sẽ xuất hiện. Tuy nhiên thiệt hại thực sự sẽ tới từ sóng xung kích hình thành từ cú va chạm. Sóng xung kích này đủ mạnh để quật đổ nhiều cao ốc và bẻ gãy cây cối nằm trong một khu vực có bánh kính lên tới gần 50km.
Thật may mắn cho chúng ta, thiên thạch với kích cỡ lớn giống Bennu, hay như thiên thạch đã góp phần khiến loài khủng long tuyệt chủng cách nay 65 triệu năm, không thường xuyên bay cắt ngang quỹ đạo Trái đất. Số lượng của chúng cũng không phải là quá nhiều.
Hiện giờ chúng ta biết có khoảng 723.367 thiên thạch cỡ lớn đến cực lớn tồn tại trong Thái dương hệ. Các nhà thiên văn từ nhiều trường đại học, đài quan sát, ở cả nước Mỹ và thế giới vẫn phát hiện các thiên thạch mới gần như mỗi ngày. Dựa trên việc phân tích số liệu và các tìm kiếm sâu, các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng họ đã tìm thấy hơn 90% các thiên thạch có đường kính từ gần 1km trở lên. Mỗi một thiên thạch này, nếu va vào Trái đất, đều có khả năng gây ra các sự kiện tuyệt chủng quy mô toàn cầu.
Trong khi đó, hoạt động tìm kiếm sâu mới chỉ phát hiện khoảng 25% các thiên thạch có đường kính ít nhất 200m. Ngoài ra, giới nghiên cứu ước tính có hơn 1 triệu thiên thạch cỡ nhỏ hơn, như thiên thạch to bằng chiếc xe buýt đã bốc cháy và phát nổ như pháo hoa khi đi vào bầu khí quyển Trái đất tại khu vực vùng Chelyabinsk của Nga cách đây 3 năm. Các thiên thạch này lại rất thường xuyên bay vào Trái đất.
 |
| Mô phỏng tàu vũ trụ OSIRIS-Rex trên thiên thạch Bennu. Nguồn: NASA |
Dùng sức nóng Mặt trời làm chệch hướng thiên thạch
Năm ngoái, NASA đã tập hợp nhiều hoạt động săn lùng thiên thạch riêng rẽ vào một chương trình mới mang tên Văn phòng phối hợp bảo vệ hành tinh (PDCO). Nhiệm vụ của văn phòng này là tìm kiếm và theo dõi các thiên thạch mới, đồng thời ban bố cảnh báo về khả năng thiên thạch nào sẽ va chạm với Trái đất.
Ngân sách của văn phòng cho năm tài khoá hiện nay có bao gồm 50 triệu USD cho công tác quan sát thiên thạch bay gần Trái đất và tính toán việc bảo vệ hành tinh. Chỉ riêng con số này đã tăng tới 10 lần, so với các chương trình tương tự được tạo ra từ thời Tổng thống Barack Obama còn tại nhiệm.
Nhưng NASA không phải là nơi duy nhất đang săn lùng thiên thạch trên thế giới. Cơ quan hàng không không gian Nhật Bản (JAXA) đã đưa tàu lên vũ trụ và mang về các mảnh vỡ, cát bụi của một thiên thạch và hiện đang triển khai nhiệm vụ thứ hai liên quan tới thiên thạch.
Cùng lúc, Quỹ tư nhân B612, được đặt tên theo thiên thạch xuất hiện trong cuốn truyện lừng danh “Hoàng tử bé” của Pháp, hiện vẫn đang nỗ lực quyên góp và thu hút khoản tiền vốn lên tới 450 triệu USD, để phóng kính viễn vọng của tổ chức này lên vũ trụ, nhằm tìm kiếm các thiên thạch bay gần Trái đất.
Song tất cả các nỗ lực tìm kiếm thiên thạch và tiếp cận lấy mẫu đất đá sẽ chẳng có nhiều ý nghĩa, nếu chúng ta không thể thay đổi được khả năng gây tác động huỷ diệt của chúng.
Trong nỗ lực nhằm tìm ra giải pháp chống mối đe doạ từ thiên thạch có khả năng gây tai hoạ, một tàu vũ trụ của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) mang tên OSIRIS-Rex hiện đang bay tới gần Bennu. Khi tới nơi, nó sẽ thu gom vài cân mẫu bụi và đất đá thiên thạch rồi trở lại Trái đất.
Thông qua việc nấu chảy các mẫu bụi đất, đá này, các nhà khoa học sẽ biết chính xác thiên thạch Bennu là như thế nào, cũng như việc các hành tinh có lõi đá trong Thái dương hệ đã được hình thành ra sao. Và chỉ khi đã hiểu rõ về thiên thạch, chúng ta mới có thể nghĩ tới cách chống lại chúng, bằng các giải pháp như đẩy chúng đi xa khỏi Trái đất, hoặc bắn vỡ thành nhiều mảnh nhỏ, hoặc dùng sức nóng của Mặt trời để làm lệch quỹ đạo bay. Và như thế, Bennu sẽ không phải là thiên thạch huỷ diệt Trái đất, mà trái lại mang tới câu trả lời giúp cứu vớt tất cả chúng ta.
2 giải pháp đang được quan tâm nhiều hơn cả là dùng sức nóng của Mặt trời để làm thay đổi quỹ đạo bay của thiên thạch, hoặc dùng thiết bị nhân tạo tác động trực tiếp vào thiên thạch. Ở hướng giải pháp thứ nhất, khi thiên thạch cỡ lớn như Bennu bay quanh quỹ đạo hình elip của nó, bề mặt thiên thạch hấp thụ mạnh ánh sáng Mặt trời, giống như nhựa đường thu nhiệt trong một ngày nắng nóng.
Khi thiên thạch xoay vòng trong quá trình bay, phần bề mặt bị nung nóng nhanh chóng mất nhiệt và lạnh trở lại. Sự thay đổi nhiệt độ này khiến cho thiên thạch chịu một tác động mang tên hiệu ứng Yarkovsky, theo thời gian sẽ thay đổi quỹ đạo của nó.
Theo Daniel Scheeres, một nhà thiên văn học tại Đại học Colorado, một trong những nhiệm vụ chính của tàu OSIRIS-Rex là nghiên cứu hiện tượng này.
“Sau khi nhiệm vụ hoàn tất, chúng tôi có thể cập nhật tất cả các khả năng xảy ra va chạm giữa thiên thạch Bennu và Trái đất dựa vào việc tính toán hiệu ứng Yarkovsky. Hy vọng rằng khả năng va chạm sẽ giảm xuống”, ông nói. “Chỉ thông qua việc tính toán thử nghiệm các giả thuyết và xác nhận những giả thuyết này bằng sự đo đạc chính xác, chúng ta mới có thể đưa ra các dự báo đúng về tác động của hiệu ứng Yarkovsky với Bennu và nhiều thiên thạch khác”.
Nếu hiểu rõ hiệu ứng Yarkovsky, về lý thuyết chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo tàu vũ trụ mang theo một bộ gương đặc biệt, để phản chiếu ánh sáng mặt trời lên bề mặt các thiên thạch nguy hiểm, qua đó làm thay đổi quỹ đạo bay của chúng.
Khả năng dập tắt mối đe dọa bằng vũ khí động năng
Về lựa chọn dùng lực tác động để làm chệch hướng thiên thạch, NASA cũng là nơi duy nhất đang nghiên cứu giải pháp này. DART là chương trình đầu tiên được NASA đầu tư nghiên cứu, nhằm tính toán khả năng can thiệp sớm. Mục tiêu của DART hiện nay là một thiên thạch có khả năng tiếp cận Trái đất ở khoảng cách không quá gần trong tháng 10.2022. Sau đó thiên thạch này sẽ trở lại một lần nữa vào năm 2024.
Cụ thể, thiên thạch mục tiêu của DART có tên Didymos , tiếng Hy Lạp có nghĩa “Sinh đôi”. Nguyên nhân do đây thực tế là một cặp thiên thạch bay cùng nhau. Một thiên thạch mang tên Didymos A, có đường kính khoảng 780m. Thiên thạch Didymos B nhỏ hơn, có đường kính khoảng 160m, bay vòng quanh Didymos A. DART sẽ chỉ nhắm tới thiên thạch Didymos B.
Hệ thiên thạch Didymos đã được nghiên cứu kỹ càng kể từ năm 2003. Thiên thạch Didymos A được xác định là một vật thể lõi đá dạng S, với cấu trúc tương tự với rất nhiều thiên thạch khác. Trong khi đó, người ta chưa rõ thành phần cấu trúc của thiên thạch Didymos B. Tuy nhiên thiên thạch này có kích cỡ điển hình, của một vật thể bay tới từ vũ trụ với khả năng gây tác động lớn ở cấp độ vùng, nếu nó va chạm với Trái đất.
“Một hệ thiên thạch kép chính là phòng thí nghiệm hoàn hảo chúng ta cần”, Tom Statler, một nhà nghiên cứu thuộc chương trình DART ở NASA nói. “Thực tế thiên thạch Didymos B đang bay trên quỹ đạo quanh Didymos A giúp chúng ta dễ thấy kết quả của hoạt động va chạm hơn, đồng thời giúp đảm bảo thí nghiệm sẽ không làm thay đổi quỹ đạo của cặp thiên thạch này quanh Mặt trời”.
Theo kế hoạch, sau khi được phóng lên từ Trái đất, DART sẽ bay tới Didymos. Sử dụng hệ thống nhắm tới mục tiêu tự động được lắp sẵn, con tàu sẽ chỉ bay tới thiên thạch Didymos B. Khi đến nơi, con tàu có kích cỡ bằng một chiếc tủ lạnh này sẽ lao thẳng vào Didymos B, với tốc độ nhanh hơn 9 lần tốc độ bay của một viên đạn, tức khoảng xấp xỉ 6 km/giây.
Các đài quan sát nằm trên Trái đất sẽ có thể chứng kiến vụ va chạm, cũng như kiểm tra được quỹ đạo của thiên thạch Didymos B quanh thiên thạch Didymos A có thay đổi không. Bất kỳ thông số nào thu được cũng sẽ cung cấp cho các nhà khoa học nhiều thông tin hơn, để xác định tốt hơn rằng họ cần động năng lớn tới cỡ nào để thay đổi được đường bay của một thiên thạch.
Kỹ thuật va chạm bằng động năng sẽ chỉ thay đổi rất ít tốc độ di chuyển của một thiên thạch với khả năng đe dọa Trái đất. Nhưng nếu tác động xảy ra sớm, trước khi thiên thạch tiến tới gần Trái đất, những thay đổi nhỏ ban đầu sẽ tạo ra thay đổi lớn về quỹ đạo bay. Nếu tính toán đủ sớm, người ta có thể khiến cho thiên thạch bay chệch hướng mục tiêu là Trái đất.
“DART là một bước tiến cực kỳ quan trọng trong việc trình diễn khả năng bảo vệ hành tinh của chúng ta chống lại một cú va chạm với thiên thạch", nhà nghiên cứu Andy Cheng ở Viện nghiên cứu vật lý ứng dụng Johns Hopkins (APL) ở Maryland, đồng thời là thành viên chương trình DART nhận xét. "Do chúng ta không biết nhiều về cấu trúc bên trong hoặc thành phần của thiên thạch, chúng ta cần phải tiến hành một thử nghiệm thực tế như thế này, trên một thiên thạch thực thụ. Với DART, chúng ta có thể cho thấy các bảo vệ Trái đất trước một vụ tấn công của thiên thạch, bằng một thiết bị va chạm sử dụng động năng, qua đó có thể đẩy thiên thạch khỏi một quỹ đạo nguy hiểm, với khả năng đe dọa tới hành tinh này".
DART hiện vẫn đang ở trong giai đoạn thiết kế. Con tàu sẽ được quản lý và chế tạo bởi APL. Ngoài ra, DART còn được sự hỗ trợ của các đội chuyên gia từ Trung tâm phóng tàu vũ trụ Goddard ở Maryland, Trung tâm vũ trụ Johnson ở Texas và Phòng nghiên cứu lực đẩy phản lực của NASA.
Tuy nhiên Lindley Johnson, quan chức phụ trách vấn đề bảo vệ hành tinh tại trụ sở NASA ở Washington, đánh giá lạc quan rằng nếu thử nghiệm thành công, DART mang tới cho nhân loại khả năng phòng thủ chống lại một tác động do thiên thạch gây ra trong tương lai.
| Đầu năm nay, NASA thông báo đã lên kế hoạch triển khai thêm 2 nhiệm vụ mới để nghiên cứu thiên thạch trong vào năm tới. Cụ thể, tàu vũ trụ Lucy sẽ được phóng lên từ Trái đất và bay tới sao Mộc để nghiên cứu các thiên thạch Trojan, hiện đang bay ngay phía sau hành tinh khổng lồ này. Trong khi đó, sứ mạng Psyche sẽ liên quan tới việc đưa một tàu vũ trụ tới một thiên thạch với thành phần chủ yếu là sắt - được cho là những gì còn sót lại của phần lõi một hành tinh, với phần vỏ đã bị mất dần sau những va chạm dữ dội trong không gian. |
Theo Tường Linh/Laodong.vn
