Phi thuyền New Horizons ứng dụng thị sai sao để định vị liên sao

New Horizons là sứ mệnh đầu tiên được gửi đến khám phá Pluto, thực hiện bay qua vào tháng 7 năm 2015.

Sau đó, tàu được chuyển hướng để vượt gần một vật thể nhỏ hơn trong vành đai Kuiper, Arrokoth, vào tháng 1 năm 2019.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Tính đến nay, tàu đã ở cách Mặt Trời hơn 61 AU – gần gấp hai khoảng cách so với Pluto – và bay với tốc độ xấp xỉ 50.000 km/h, tương đương đi được khoảng cách Trái Đất–Mặt Trời mỗi bốn tháng.

Đây là tàu thăm dò thứ năm của con người được phóng trên quỹ đạo tách khỏi Hệ Mặt Trời để tiến vào không gian liên sao.

Vị trí sao biến đổi

Thực tế, tàu New Horizons đã ở xa đến mức các sao gần trở nên dịch chuyển vị trí khi quan sát từ tàu so với cách chúng xuất hiện từ Trái Đất. Hiện tượng dịch chuyển ngẫu nhiên này được gọi là thị sai.

Credit: ASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Bạn có thể tạo hiệu ứng này với thí nghiệm đơn giản: duỗi tay cầm ngón tay ở tầm với, rồi lần lượt nhắm mỗi mắt. Ngón tay sẽ “nhảy” trước phông nền xa hơn vì mỗi mắt nhìn từ một góc khác nhau.

New Horizons quan sát khác biệt

Credit: NASA

Tod Lauer tại NSF National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory ở Tucson, Arizona, dẫn đầu nhóm 53 đồng tác giả từ 46 viện nghiên cứu, đã phối hợp cho New Horizons chụp ảnh hai sao gần cùng lúc với các quan sát từ Trái Đất.

Đội ngũ đã điều khiển camera LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) của New Horizons chụp sao gần nhất Proxima Centauri (cách 4,25 năm ánh sáng) vào ngày 22 tháng 4 năm 2020.

Credit: NASA

Vào thời điểm trăng non, kính thiên văn 0,4 m tại Siding Spring (thuộc mạng lưới Las Cumbres Observatory) và camera LORRI đã ghi ảnh đồng bộ Proxima Centauri. Ngày hôm sau, LORRI chụp sao Wolf 359 (cách 7,86 năm ánh sáng) cùng lúc với Đài Thiên văn Manner 0,6 m tại Mount Lemmon Observatory, gần Tucson.

Proxima Centauri có độ thị sai lớn nhất giữa hai góc nhìn của Trái Đất và New Horizons, đạt 32,4 giây cung, trong khi Wolf 359 là 15,7 giây cung.

Credit: NASA

Với thay đổi vị trí của chỉ hai sao này, các nhà nghiên cứu xác định được vị trí 3D của New Horizons dựa trên thị sai sao kết hợp bản đồ chính xác của khu vực thiên hà do kính thiên văn Gaia cung cấp.

Ông Lauer cho biết đây là lần đầu tiên kỹ thuật như vậy được sử dụng để định vị một tàu vũ trụ so với các sao gần.

Từ bao đời nay, con người đã đi biển và bầu trời dựa trên các sao cố định trên vòm trời. Kỹ thuật thị sai hiện đại này đánh dấu bước chuyển quan trọng khi chúng ta tiến vào kỷ nguyên thám hiểm không gian liên sao.

Tác động và Ứng dụng tại Việt Nam

Ứng dụng kỹ thuật thị sai sao trong việc xác định vị trí chính xác tàu vũ trụ mang tính đột phá lớn cho ngành hàng không vũ trụ toàn cầu, trong đó có Việt Nam. Với việc Việt Nam đang phát triển các chương trình vệ tinh và tham vọng hợp tác quốc tế trong tương lai, khả năng sử dụng phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác khi phóng tàu thăm dò, giảm phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống theo dõi mặt đất và mạng lưới anten radio. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi phát triển các vệ tinh sâu, tham gia các sứ mệnh khoa học và quan sát vũ trụ. Bên cạnh đó, nghiên cứu về thị sai sao còn thúc đẩy đào tạo nguồn nhân lực trình độ cao trong lĩnh vực thiên văn học và hàng không vũ trụ tại Việt Nam. Khi nắm vững kỹ thuật này, các nhà khoa học trong nước có thể chủ động hơn trong việc thiết kế các dự án không gian tầm xa, góp phần xây dựng nền tảng cho sứ mệnh liên hành tinh trong tương lai.