Những đột phá trong nghiên cứu vũ trụ năm 2020

Nội Dung Chính

Năm 2020 đã đi qua và năm 2021 đã bắt đầu được gần 2 tháng. Mặc dù phải đối đầu với đại dịch COVID, cùng nhiều biến động lớn về chính trị, kinh tế toàn cầu, nhưng có thể nói đối với khoa học nói chung và công cuộc khám phá vũ trụ nói riêng thì 2020 vẫn là một năm có nhiều bước tiến đáng ghi nhận.

Trong khi việc nghiên cứu để hiểu rõ hơn về COVID-19 cũng như sớm chế tạo thành công các loại vaccine dành cho căn bệnh này đang là ưu tiên hàng đầu của hầu hết các quốc gia, thì những nghiên cứu khoa học khác – trong đó có khoa học vũ trụ – không vì thế mà dừng lại, bởi thực tế là khoa học không chỉ phục vụ cho hiện tại, mà còn cho nhiều lợi ích của nhân loại trong tương lai.

Dưới đây là những bước tiến và những sự kiện đáng chú ý nhất trong nghiên cứu vũ trụ năm 2020 vừa qua.

Nước trên Mặt Trăng

Mặt Trăng được biết tới là một vật thể hoàn toàn khô cằn, vốn hình thành từ va chạm giữa Trái Đất và một hành tinh cỡ Sao Hỏa mà các nhà khoa học đặt tên là Theia trong giai đoạn đầu của Hệ Mặt Trời. Mặc dù đã có nhiều tàu thăm dò và thậm chí cả con người đã từng đặt chân tới trong quá khứ, nhưng nước chưa từng được phát hiện trên Mặt Trăng cho tới tận gần đây.

Tháng 10 vừa qua, trong một thông cáo báo chí của mình, NASA cho biết các quan sát của đài quan sát trên không SOFIA (thực tế là một chiếc máy bay Boeing 747SP được thiết kế để mang theo một kính thiên văn đường kính 100 inch phục vụ việc quan sát vũ trụ từ tầng bình lưu của Trái Đất) đã cho thấy có nước tồn tại trên bề mặt của Mặt Trăng. Mặc dù lượng nước này là cực kỳ nhỏ, khó có thể hỗ trợ việc duy trì sự sống, nhưng nó sẽ mở đường cho nhiều nghiên cứu mới về Mặt Trăng trong tương lai để hiểu rõ hơn về vệ tinh này cũng như về chính lịch sử của hành tinh chúng ta. (Đọc thêm về nghiên cứu này tại đây).

Nước được phát hiện trên bề mặt của Mặt Trăng bởi đài quan sát trên không SOFIA.

Sao Kim có thể có sự sống

Phát hiện mang tính đột phá nhất năm qua trong việc tìm kiếm dấu hiệu của sự sống ngoài Trái Đất không tới từ những thế giới xa xôi bên ngoài Hệ Mặt Trời, mà từ chính hành tinh gần chúng ta nhất: Sao Kim.

Sao Kim có một lớp khí quyển rất dày chứa đầy những chất khí không có lợi cho sự sống. Quan trọng hơn, bầu khí quyển đó giống như một lớp chăn giữ nhiệt, khiến cho Sao Kim là nơi có nhiệt độ bề mặt lớn nhất trong số các hành tinh của Hệ Mặt Trời. Vì vậy, hành tinh này có vẻ như không thể phù hợp cho việc sinh sống của con người trong tương lai.

Tuy nhiên, từ lâu, các nhà thiên văn đã nghi vấn rằng sự sống vi sinh vật có thể tồn tại trôi nổi trong khí quyển của Sao Kim ở những điều kiện nhất định. Ý tưởng này đã được củng cố một cách mạnh mẽ nhờ một khám phá được công bố hồi tháng 9 vừa qua bởi một nhóm nghiên cứu do Jane Greaves ở Đại học Cadiff (Anh) đứng đầu.

Nhóm nghiên cứu này đã phát hiện ra sự có mặt của phân tử phosphine trong khí quyển Sao Kim. Theo các nhà nghiên cứu, loại khí này chỉ có thể được tạo ra trong công nghiệp hoặc bởi các sinh vật hoạt động trong môi trường thiếu oxy. Như vậy, dù sẽ còn cần nhiều nghiên cứu bổ sung để đi tới kết luận cuối cùng, nhưng rõ ràng rằng rất, rất có thể có sự sống vi sinh vật ở Sao Kim. Một số nghiên cứu sau đó tỏ ra nghi ngờ kết quả phân tích ban đầu này. Tuy nhiên việc tồn tại sự sống trong khí quyển của hành tinh này vẫn còn là một khả năng được trông đợi. Một khi được xác nhận, đó chắc chắn sẽ là một bước ngoặt lớn không chỉ đối với việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất mà còn đối với chính nhận thức và thế giới quan của nhân loại, để chúng ta xác nhận được rằng: Trái Đất không phải nơi duy nhất có sự sống trong vũ trụ.

Đọc bài: Dường như có dấu hiệu của sự sống ở Sao Kim.

Phân tử phosphine được phát hiện trong khí quyển của Sao Kim.

Nghiên cứu về lỗ đen được thúc đẩy mạnh mẽ

Mặc dù đã được dự đoán từ cách đây một thế kỷ bởi Karl Schwarzschild qua việc giải ra một nghiệm đặc biệt của phương trình trường Einstein, lỗ đen vẫn còn là một đối tượng lý thuyết bí ẩn mà các nhà thiên văn học chưa thể hoàn toàn hiểu rõ. Dù vậy, điều mà các nhà khoa học biết rõ nhất là thực sự có những vật thể như vậy ngoài vũ trụ xa xôi kia và sự tồn tại cũng như những tính chất của chúng sẽ định hình lại ngày một rõ rệt hơn hiểu biết của chúng ta về cấu trúc của vũ trụ.

Lỗ đen là những vật thể đặc biệt, nén một khối lượng lớn vào một phạm vi nhỏ đến nỗi làm sụp đổ cấu trúc của vật chất và uốn cong không-thời gian quanh nó tới độ cong vô hạn. Sự tồn tại của chúng thách thức mọi hiểu biết mà chúng ta đã có trước đó về vũ trụ, và về chính bản chất của vật chất, không gian và thời gian.

Bức ảnh đầu tiên chụp rìa ngoài chân trời sự kiện của một lỗ đen siêu nặng, do dự án Kính thiên văn Chân trời sự kiện (EHT) công bố năm 2019.

Những gì thực sự sẽ xảy ra khi vượt qua chân trời sự kiện của một lỗ đen? Liệu lỗ đen có đưa vật chất rơi vào nó qua một đường hầm mà các nhà vật lý lý thuyết gọi là lỗ sâu để cuối cùng sẽ đi ra ở một điểm khác trong không-thời gian, hay thậm chí có thể là ở một vũ trụ khác? Và có phần kỳ quặc hơn nữa là liệu rằng có phải chính vũ trụ mà chúng ta đang sống cũng là một lỗ đen khổng lồ ra đời từ sự sụp đổ vật chất của một vũ trụ lớn hơn? Đó là những câu hỏi lôi cuốn trí tò mò của cả các nhà nghiên cứu cũng như công chúng yêu khoa học.

Những năm gần đây, lỗ đen ngày càng được chú trọng nghiên cứu hơn, khi mà các công nghệ phục vụ nghiên cứu cũng ngày càng phát triển. Vào năm 2019, các nhà nghiên cứu thuộc dự án Kính thiên văn Chân trời sự kiện (EHT) cũng đã công bố bức ảnh đầu tiên chụp rìa ngoài chân trời sự kiện của một lỗ đen siêu nặng. Hướng nghiên cứu này tiếp tục được đẩy mạnh không ngừng trong năm 2020 vừa qua. Sự kiện được nhắc tới nhiều nhất đối với đề tài này là vào tháng 10, khi giải Nobel Vật lý 2020 đã được trao cho ba nhà khoa học là Roger Penrose, Reinhard Genzel và Andrea Ghez vì những nghiên cứu về lỗ đen.

Một phát hiện đáng chú ý khác là vào tháng 5 năm 2020, ESO (viết tắt của Đài quan sát Nam bán cầu của châu Âu) đã công bố việc phát hiện lỗ đen gần Trái Đất nhất từng được biết tới. Lỗ đen này nằm trong khu vực của chòm sao Telescopium và cách Trái Đất chỉ 1.000 năm ánh sáng (đọc chi tiết hơn tại đây).

Đột phá của SpaceX trong chinh phục không gian

Bên cạnh những đột phá đáng chú ý trong lĩnh vực nghiên cứu, thì ngành hàng không không gian với mục tiêu thám hiểm khoảng không và các thiên thể lân cận chúng ta cũng đã có nhiều bước tiến đáng ghi nhận, mà nổi trội hơn cả phải nhắc tới là những thành tựu của SpaceX – hãng hàng không tư nhân được thành lập bởi tỷ phú Elon Musk, một nhân vật được nhiều người ví von là Tony Stark ngoài đời thật.

Ngày 30 tháng 5 năm 2020, SpaceX – trong chương trình không gian do NASA đặt hàng – đã đưa thành công hai nhà du hành là Bob Behnken và Doug Hurley lên quỹ đạo trên tàu Crew Dragon và kết nối thành công với Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Sau hơn hai tháng làm việc trên quỹ đạo, hai nhà du hành đã trở về Trái Đất an toàn. Việc này đánh dấu lần đầu tiên trong lịch sử, một công ty tư nhân đã chế tạo và đưa người thành công lên quỹ đạo. Không chỉ là dấu mốc lịch sử thông thường trong khám phá không gian, việc này còn mở ra một cánh cửa đầy hứa hẹn đối với việc du hành không gian khi mà hoạt động này không còn hoàn toàn chỉ phụ thuộc vào các chính phủ.

Ngày 15 tháng 11 vừa qua, một lần nữa SpaceX lại thành công với một chuyến bay lớn hơn. Chuyến bay chính thức đầu tiên của Crew Dragon (sau thử nghiêm nêu trên) đã đưa bốn nhà du hành lên ISS. Họ sẽ làm việc tại ISS trong sáu tháng trước khi được đưa trở về Trái Đất.

Crew Dragon kết nối với ISS

Một thành tựu khác đáng chú ý của SpaceX là việc mở rộng mạng lưới các vệ tinh Starlink với tốc độ có thể nói là kỷ lục. Đây là một dự án đầy tham vọng của SpaceX và Elon Musk với mục tiêu phủ sóng internet tốc độ cao toàn cầu thông qua các vệ tinh. Tới nay, đã có tới gần 900 vệ tinh Starlink được đưa lên quỹ đạo và bắt đầu thử nghiệm thành công với việc phủ sóng ở một số vùng của nước Mỹ.

Mặc dù Starlink là một dự án đầy hứa hẹn với công chúng, nó cũng có mặt trái mà nhiều nhà thiên văn tỏ ra lo ngại. Thứ nhất, sự xuất hiện dày đặc của những vệ tinh này khiến chúng cản trở rất nhiều việc quan sát thiên văn từ mặt đất – một hoạt động không thể thiếu trong nghiên cứu vũ trụ cho dù các kính thiên văn không gian đã rất phát triển và sẽ còn phát triển hơn trong tương lai, bởi việc đưa những kính có kích thước lớn lên không gian là điều vô cùng khó khăn. Ngay cả khi không trực tiếp xuất hiện trong trường nhìn của các kính thiên văn, các vệ tinh này sẽ góp phần phản xạ ánh sáng Mặt Trời và làm lóa, gây giảm sút về chất lượng hình ảnh thu được của các kính thiên văn. Mặt khác, việc đưa hàng chục nghìn vệ tinh vào quỹ đạo (như tham vọng ban đầu của SpaceX) sẽ làm tăng lượng rác không gian lên đáng kể, khi mà rác không gian vốn đã là một vấn đề được lo ngại trong nhiều năm gần đây.

Perseverance được phóng tới Sao Hỏa

Cũng liên quan tới vấn đề du hành không gian, chúng ta đều biết rằng mục tiêu tiếp theo đầy hấp dẫn của NASA nói riêng cũng như nhân loại nói chung là Sao Hỏa. Ngoài việc tiếp tục những nghiên cứu và thử nghiệm ở Trái Đất thì việc thăm dò Hành tinh Đỏ chi tiết hơn cũng là vô cùng quan trọng để bảo đảm rằng các nhà du hành của chúng ta sẽ sống sót thành công khi tới đó.

20h50 tối 20 tháng 7 năm 2020 theo giờ Việt Nam, thiết bị thăm dò Mars Perseverance của NASA đã được phóng lên bởi tên lửa Atlas V-541 ở bãi phóng Launch Complex 41 thuộc Căn cứ không quân mũi Canaveral, bắt đầu hành trình hướng tới Sao Hỏa. 7 tháng sau đó, ngày 18/2/2021, Perseverance đáp xuống Sao Hỏa tại vị trí của miệng núi Jezero và từ đó sẽ bắt đầu phân tích địa chất và khí hậu hành tinh này.

Cảnh phóng tàu Perseverance.

Mars Perseverance là một phần trong chương trình “Moon to Mars” (Từ Mặt Trăng tới Sao Hỏa) của NASA và sẽ khám phá một khu vực trên Sao Hỏa được cho là có chứa nước trong quá khứ. Nó sẽ khoan các mẫu đất và trầm tích, sau đó lưu trữ lại để đưa về Trái Đất trong tương lai. Nó cũng sẽ thực hiện các phân tích địa chất và theo dõi khí hậu của hành tinh này, mà một trong những mục tiêu hướng tới là tìm hiểu xem làm thế nào để giữ cho các nhà du hành sống sót trong tương lai trong môi trường khắc nghiệt của Sao Hỏa. Chúng ta cần biết rằng nhiệt độ ở miệng núi Jezero có thể xuống tới -90 độ C vào ban đêm. Ngoài ra, Sao Hỏa còn bị bắn phá bởi bức xạ Mặt Trời – thứ có thể gây nhiễm độc bức xạ và ung thư. Nó cũng bị bao phủ bởi những trận bão bụi lớn, giống như cơn bão đã phủ lên xe tự hành Mars Opportunity hồi năm 2018.

Perseverance mang theo những mẫu vải được dùng cho những bộ đồ không gian mà các kỹ sư của NASA hi vọng rằng có thể giúp cho con người chịu đựng được môi trường ở Sao Hỏa. Lịch trình của chương trình Moon to Mars của NASA là sẽ đưa một nam giới và một phụ nữ tới Mặt Trăng vào năm 2024 và sau đó sẽ chuẩn bị đưa người tới Sao Hỏa. Để làm điều đó, họ sẽ cần tới những bộ đồ không gian thế hệ tiếp theo có khả năng ngăn chặn các bức xạ và giữ cho các nhà du hành có được nhiệt độ thoải mái bên trong.

Như vậy, những thông tin mà Perseverance sẽ gửi về sẽ giúp các nhà khoa học, các chuyên gia cộng nghệ và những nhà quản lý dự án lên kế hoạch một cách chi tiết, chính xác và an toàn hơn để một ngày không xa, việc đưa người tới Sao Hỏa sẽ thực sự thành công.

Trung Quốc cho tàu đổ bộ thành công lên bề mặt Mặt Trăng

Trở lại với châu Á, láng giềng Trung Quốc của chúng ta cũng vừa đạt được thành tựu lớn trong việc thám hiểm không gian.

Đầu tháng 12, tàu không gian Chang’e-5 (Hằng Nga 5) của cơ quan không gian Trung Quốc đã đổ bộ thành công xuống Mặt Trăng. Mục tiêu của sứ mệnh này là đưa về 2 kg mẫu vật chất của Mặt Trăng để phục vụ việc nghiên cứu đặc điểm địa chất cũng như lịch sử của thiên thể này. Đây cũng là lần đầu tiên sau 4 thập kỷ, một sứ mệnh không gian được thực hiện với mục tiêu vừa nêu.

Mặc dù bắt đầu cuộc đua không gian muộn hơn rất nhiều so với Mỹ và Nga cũng như châu Âu, Trung Quốc đã có được những thành tựu đáng kể. Họ cũng đang tính tới việc xây dựng căn cứ trên Mặt Trăng và cả những mục tiêu xa hơn như Sao Hỏa.

Rõ ràng, sau mặt đất thì chiếm lĩnh không gian bên ngoài hành tinh sẽ là một yếu tố quan trọng góp phần quyết định vị thế chính trị của các cường quốc. Điều đó thúc đẩy Trung Quốc không thể đứng ngoài cuộc chạy đua này.

Mô phỏng khoang đổ bộ của Chang’e-5.

Bước sang năm 2021, chắc chắn những nỗ lực nêu trên cả về nghiên cứu lẫn du hành không gian sẽ mang lại những kết quả mới đáng chú ý. Rất có thể, nhiều kết quả trong số đó sẽ giúp định hình rõ nét hơn hiểu biết của chúng ta về vũ trụ cũng như mở ra những cánh cửa mới để bước vào không gian. Hãy cùng chờ xem những gì sẽ được hé lộ trong năm năm nay cũng như trong thập kỷ mới này.

Đặng Vũ Tuấn Sơn

Đọc thêm bài: Những bí ẩn lớn của vũ trụ đợi được khám phá trong thế kỷ này