Tàu thăm dò Pioneer 10, nặng 0,25 tấn là thiết bị đầu tiên của NASA du hành tới vùng ngoài của Hệ Mặt Trời, mang đến một cuộc cách mạng cho bức tranh của chúng ta về Sao Mộc.
Trong nhiều thiên niên kỷ, tổ tiên của chúng ta quan sát thấy Sao Mộc chỉ là một điểm sáng giống như một ngôi sao. Người La Mã tôn kính nó đến mức họ đã đặt cho nó cái tên vua của các vị thần. Nhưng mãi cho đến khi kính thiên văn ra đời, chúng ta mới có thể khám phá thêm về nó: bốn vệ tinh lớn (và nhiều vệ tinh nhỏ hơn); Vết Đỏ Lớn cuộn xoáy, một cơn bão lớn hơn cả Trái Đất; và sự tráng lệ tuyệt vời của hành tinh lớn nhất và nặng nhất trong Hệ Mặt Trời.
Cách xa nửa tỷ dặm (800 triệu km), Sao Mộc vẫn nằm ngoài tầm hiểu biết của con người, dường như không thể với tới được. Và rồi, 50 năm trước, một con tàu thăm dò nhỏ bé đã được phóng trong đêm tại Florida, lần đầu tiên gỡ bỏ được lớp mặt nạ của hành tinh kỳ bí này. Pioneer 10 đã cung cấp thông tin và làm chúng ta ngạc nhiên bằng những kết quả đo lường, và mở đường cho những sứ mệnh tiếp theo.
Tàu thăm dò Pioneer 10, nặng 0,25 tấn được thiết kế không chỉ để thăm dò Sao Mộc mà là toàn bộ Hệ Mặt Trời ở khu vực ngoài quỹ đạo Sao Hoả - bao gồm cả vành đai các tiểu hành tinh - lần đầu tiên. Sau khi vượt qua Sao Mộc, Pioneer 10 sẽ lao ra bên ngoài Hệ Mặt Trời và cuối cùng sẽ rời khỏi vương quốc của Mặt Trời mãi mãi.
Một khởi đầu tốt đẹp
Hai lần phải dừng do mất điện và gió lớn, tên lửa Atlas Centaur cuối cùng đã được phóng từ bãi phóng 36A ở Mũi Canaveral lúc 8h49 tối EST vào ngày 2 tháng 3 năm 1972 (tức 8h49 sáng ngày 03/03/1972 theo giờ Việt Nam). Pioneer 10 đã ngay lập tức xô đổ hàng loạt các kỷ lục. Nó trở thành vật thể nhân tạo rời Trái Đất nhanh nhất, bay ra khỏi Trái Đất với vận tốc lên tới 51.500 km/h và đi qua Mặt Trăng trong vòng nửa ngày bay đầu tiên. Đó là một khởi đầu tốt đẹp cho chuyến đi không bao giờ kết thúc.
Con tàu mang theo máy dò tìm plasma và các hạt mang điện; đầu thu tia vũ trụ và ống Geiger; cảm biến bức xạ, tiểu hành tinh, thiên thạch; máy quét tia hồng ngoại và tử ngoại, máy đo quang phổ và từ kế. Để cung cấp năng lượng tại khu vực có ánh sáng Mặt Trời yếu, Pioneer 10 mang theo 4 máy phát plutonium, là tàu thăm dò không gian đầu tiên trên thế giới chạy bằng năng lượng hạt nhân.
Cuộc hành trình của Pioneer 10 đầy rẫy những rủi ro. Vào ngày 15 tháng 7 năm 1972, sau khi băng qua quỹ đạo của Sao Hoả, nó đi vào vành đai tiểu hành tinh và trong 7 tháng đã vượt qua 270 triệu dặm (434 triệu km) của vành đai. Một chuyến đi như vậy chưa từng được thử nghiệm trước đây. Nhưng trái với những dự đoán về việc bị phá nát, Pioneer 10 chỉ bị những vật thể nhỏ va chạm trên đường đi. “Thật may mắn,” - tờ Baltimore Sun nhận định sau khi tàu thăm dò vượt qua vành đai trong tháng 2 năm 1973 - “nó chỉ va chạm với những mảnh vụn mịn nằm rải rác trong không gian”.
Gặp gỡ nhà vua
Pioneer 10 bắt đầu đến được Sao Mộc vào tháng 11 năm 1973. Vào ngày 25 tháng 11, cách xa 7 triệu dặm (11 triệu km), tàu phát hiện được những bức xạ cường độ cao. Nó phát hiện thấy từ quyển của Sao Mộc - một khoảng từ trường khổng lồ được tạo nên bởi hành tinh và gió Mặt Trời - kéo dài 4,3 triệu dặm (6,9 triệu km) về phía Mặt Trời và dường như bẻ ngược lại; từ quyển có hình như một con ốc vít và vươn ra xa khỏi Sao Mộc. Sức mạnh của nó lớn hơn nhiều so với từ quyển của Trái Đất và có xu hướng giảm dần và chuyển động nhịp nhàng với hành tinh với chu kỳ vòng quay khoảng 10 giờ.
Khi tàu đến gần hơn, Vết Đỏ Lớn xuất hiện: một cơn bão cuộn xoáy ngược chiều có kích thước rộng hơn Trái Đất rất nhiều. Theo dữ liệu của Pioneer 10 được công bố vào tháng 4 năm 1974 cho thấy có thể rằng Vết Đỏ Lớn có tuổi đời hàng thế kỷ này có thể là một khối mây cao ngất ngưởng, sinh ra từ những nguồn nhiệt sâu bên trong Sao Mộc.
Sau 641 ngày du hành, lúc 9:25 tối ngày 3 tháng 12 năm 1973 (giờ EST, tức 9h25 sáng 04/12 năm đó theo giờ Việt Nam), tàu thăm dò đã quét được một khoảng 132.253 km ở những tầng mây ngoài cùng của Sao Mộc, cho thấy một thế giới bão tố đầy màu sắc, với những vành đai vĩ tuyến và những vùng màu đỏ, kem, và nâu. 46 phút sau, những dữ liệu đầu tiên đã đến với nhóm điều hành Pioneer 10 tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở California. Tờ Washington Post nhận xét: “Các nhà khoa học rất hài lòng với thiết bị truyền tải thông tin của Pioneer, họ đang thay đổi suy nghĩ về những yếu tố vật lý và hoá học của Sao Mộc từng giờ”
Có thể thấy rõ được sự phấn khích này. Quản trị viên của NASA, James Fletcher cho biết: “Một vài người chúng tôi đã quan sát Sao Mộc qua kính thiên văn khi còn trẻ, những điều này hơn cả những gì mà chúng tôi từng mơ tới”. Tổng thống Mỹ Richard Nixon đã gửi lời chúc mừng, nói rằng khả năng khám phá thiên đường của nhân loại đang ở “ngưỡng cửa của sự vô hạn”.
Nhưng khả năng sống sót của Pioneer 10 còn mong manh hơn cả đi trên lưỡi dao. Nó phải hấp thụ lượng bức xạ gấp nghìn lần liều gây chết người, làm mờ các ống kính quang học và làm nóng mạch của các bóng bán dẫn. Những tác động không mong muốn khác là tạo ra các sai lệch, khiến con tàu bị mất ít nhất một hình ảnh của vệ tinh Io và một vài tấm hình của Sao Mộc.
May mắn thay, bất kỳ thay đổi nào đối với hệ thống của Pioneer 10 do bức xạ gây ra sẽ biến mất trong những tháng tiếp theo sau đó, khi nó tiếp tục di chuyển. Nhưng đó cũng là một lời nhắc nhở quan trọng rằng những nhiệm vụ trong tương lai sẽ cần phải tăng cường bảo vệ cho thiết bị của họ.
Sao Mộc được Pioneer chụp ở khoảng cách 2,5 triệu km.
Một di sản lâu dài
Chuyến thăm dò Sao Mộc của Pioneer 10 đã chính thức kết thúc vào ngày 2 tháng 1 năm 1974. Tuy nhiên, chuyến thăm ngắn ngủi này đã tiết lộ nhiều điều về hành tinh này. Chúng ta biết được rằng từ trường của Sao Mộc nghiêng 15° so với trục quay của nó. Những phép đo của Pioneer 10 đã giúp các nhà nghiên cứu xác định được chính xác sự xuất hiện của heli trong khí quyển và xác nhận những nghi ngờ lâu nay rằng đây là một hành tinh chủ yếu là khí mà không có bề mặt rắn rõ ràng. Và dữ liệu cho thấy nhiệt độ khí quyển là như nhau vào ban ngày và ban đêm.
Chuyến đi của tàu thăm dò qua hệ thiên thể của Sao Mộc, trong đó có đi qua phía sau vệ tinh Io - một trong số các vệ tinh Galileo, nơi mà các nhà thiên văn học nghi ngờ rằng nó có một tầng điện ly của riêng nó, nói cách khác, là một bầu khí quyển đáng kể. Dữ liệu của Pioneer 10 đã xác nhận sự tồn tại của tầng điện ly và gợi ý rằng lưu huỳnh có thể là thành phần hoá học quan trọng trong đó. Nhưng phải mất nhiều năm nữa cho đến khi hai tàu Voyager cho thấy rõ ràng rằng Io là một thế giới mà núi lửa ở khắp nơi, tạo nên lượng lưu huỳnh.
Pioneer 10 tới được Sao Mộc là một thành công lớn. Trong khi những bức ảnh quét chậm của nó được xem là “có thể chấp nhận” bởi các nhà quan sát, họ chắc chắn sẽ mong chờ những nỗ lực hơn trong tương lai. Tàu thăm dò đã vượt qua quỹ đạo của Sao Thổ năm 1976, Sao Thiên Vương vào năm 1979, và Sao Hải Vương - là hành tinh xa nhất trong Hệ Mặt Trời khi đó vì lúc đó Pluto (lúc đó vẫn được coi là hành tinh) đang ở phía trong quỹ đạo Sao Hải Vương - năm 1983. NASA đã nhận được tín hiệu vô tuyến yếu ớt cuối cùng vào tháng 1 năm 2003, từ khoảng cách xa 7,4 tỉ dặm (11,9 tỉ km). 2 tuần cố gắng liên lạc với Pioneer 10 chỉ nhận về sự im lặng.
Năm thập kỷ sau khi được phóng, Pioneer 10 âm thầm tiếp tục di chuyển với vận tốc mà có thể đi từ New York đến London trong 8 phút. Hàng năm, nó vượt 230 triệu dặm (370 triệu km), hơn gấp đôi khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, hướng đến sao khổng lồ đỏ Aldebaran, ngôi sao sáng nhất trong chòm sao Taurus. Nó sẽ mất vài triệu năm để có thể đến được đó.
Hiện tại, tàu thăm dò vẫn đang bay nhanh về phía trước. Mặt Trời vẫn có thể nhìn thấy phía sau, một ngôi sao với độ sáng biểu kiến -16.3 . Đó như một người bạn đồng hành và một lời nhắc về một mái nhà xa xôi mà Pioneer 10 sẽ không bao giờ quay về nữa.
Vũ Dũng
Theo Astronomy
