NASA đưa Pandora vào nhiệm vụ giải mã tín hiệu khí quyển của các ngoại hành tinh

Pandora là một vệ tinh nhỏ của NASA được thiết kế để xử lý một vấn đề lớn trong nghiên cứu ngoại hành tinh: ánh sáng từ ngôi sao chủ có thể thay đổi và làm sai lệch những gì các nhà khoa học quan sát được về khí quyển của hành tinh.

Sau khi được phóng lên quỹ đạo Trái đất tầm thấp ngày 11/1/2026, Pandora đã bắt đầu chương trình quan sát khoa học chính vào ngày 25/8/2026. 1 Trong một năm hoạt động chính, vệ tinh sẽ nghiên cứu ít nhất 20 ngoại hành tinh đã biết, lặp lại việc quan sát từng thế giới cùng ngôi sao chủ trong lúc hành tinh đi qua phía trước ngôi sao.

Mục tiêu của Pandora không chỉ là tìm các thành phần như nước, mây hay sương mù khí quyển. Quan trọng hơn, sứ mệnh phải xác định tín hiệu nào thực sự đến từ hành tinh và tín hiệu nào bắt nguồn từ hoạt động của ngôi sao. 15

Vì sao ánh sáng của ngôi sao có thể gây nhiễu?

Một lần quá cảnh xảy ra khi, nhìn từ Trái đất, một ngoại hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao mà nó quay quanh. Trong quá trình đó, một phần ánh sáng sao đi xuyên qua khí quyển hành tinh. Các loại khí khác nhau hấp thụ những bước sóng khác nhau, tạo ra một phổ truyền qua — dữ liệu có thể tiết lộ thành phần khí quyển của ngoại hành tinh. 310

Tuy nhiên, ngôi sao không phải một chiếc đèn hoàn toàn ổn định. Những vùng tối và lạnh hơn gọi là vết sao có thể làm thay đổi độ sáng biểu kiến. Ngược lại, các vùng sáng hơn, được gọi là faculae, cũng làm biến đổi độ sáng và phổ của ngôi sao. Những thay đổi này có thể bắt chước, che lấp hoặc làm méo tín hiệu vốn được cho là đến từ khí quyển hành tinh. 4

Pandora được chế tạo để theo dõi cả hai phía của bài toán cùng lúc: ngoại hành tinh đang quá cảnh và ngôi sao chủ của nó. Các cảm biến sẽ thu ánh sáng khả kiến cùng phổ cận hồng ngoại, tạo ra chuỗi dữ liệu đa màu kéo dài và được đo đồng thời. Từ dữ liệu về ngôi sao, các nhà khoa học có thể ước tính mức độ hoạt động của nó, sau đó tính đến phần nhiễu này khi phân tích phổ khí quyển của hành tinh. 15

Pandora sẽ quan sát 20 ngoại hành tinh như thế nào?

Trong nhiệm vụ chính kéo dài một năm, Pandora sẽ quan sát ít nhất 20 ngoại hành tinh. Mỗi mục tiêu dự kiến được theo dõi khoảng 10 lần; mỗi phiên kéo dài khoảng 24 giờ và tập trung vào thời điểm hành tinh đi qua trước ngôi sao. 35

Lịch quan sát này cung cấp nhiều hơn một “bức ảnh chụp nhanh” về hệ hành tinh. Khi lặp lại các phép đo, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra xem một dấu hiệu khí quyển có còn nhất quán trong khi ánh sáng khả kiến và cận hồng ngoại của ngôi sao thay đổi hay không. Nhờ vậy, họ có cơ sở tốt hơn để phân biệt tín hiệu của hành tinh với biến thiên của ngôi sao. 25

Kính thiên văn của Pandora là thiết bị làm hoàn toàn bằng nhôm, có khẩu độ rộng khoảng 45 cm, tương đương 17 inch. Thiết bị được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore và Corning Incorporated. 4

Vệ tinh cũng sử dụng một cảm biến cận hồng ngoại do NASA Goddard cung cấp. Theo tài liệu của sứ mệnh, cảm biến này ban đầu được phát triển làm thiết bị dự phòng cho một thiết bị trên Kính viễn vọng Không gian James Webb. Nhờ đó, Pandora có thêm khả năng quan sát ở vùng hồng ngoại trong các phép đo dài hạn về toàn bộ hệ sao–hành tinh.

Vì sao nước là mục tiêu quan trọng?

Pandora sẽ tìm kiếm nhiều dấu hiệu trong khí quyển, bao gồm sương mù, mây và nước. 1 Nước đặc biệt đáng chú ý vì có thể giúp các nhà khoa học đánh giá thành phần, khí hậu và điều kiện môi trường của một hành tinh — những yếu tố quan trọng khi xem xét khả năng tồn tại môi trường phù hợp cho sự sống. NASA coi dữ liệu từ Pandora là nền tảng để diễn giải các quan sát ngoại hành tinh của Webb và hỗ trợ những sứ mệnh tương lai tìm kiếm các thế giới có khả năng sinh sống.

Dù vậy, phát hiện nước không đồng nghĩa với việc chứng minh một hành tinh có thể sinh sống hoặc đang có sự sống. Ý nghĩa của dấu hiệu này còn phụ thuộc vào toàn bộ bối cảnh khí quyển và môi trường của hành tinh. Đóng góp chính của Pandora là làm cho các phép đo cung cấp bối cảnh đó đáng tin cậy hơn.

Sứ mệnh đầu tiên của chương trình Astrophysics Pioneers

Pandora là vệ tinh đầu tiên được phóng trong chương trình Astrophysics Pioneers của NASA. Đây là chương trình hỗ trợ các sứ mệnh vật lý thiên văn quy mô nhỏ nhưng có mục tiêu khoa học tham vọng, cho phép NASA thực hiện những nghiên cứu tập trung bằng một tàu vũ trụ nhỏ hơn nhiều so với các đài quan sát chủ lực. 14

Điểm đáng chú ý khác của Pandora là sứ mệnh đặt các quan sát đồng thời, đa màu về ngoại hành tinh và ngôi sao chủ vào trung tâm thiết kế. Thay vì coi hoạt động của ngôi sao chỉ là “nhiễu nền”, Pandora biến chính ngôi sao thành một phần không thể tách rời của phép đo. Cách tiếp cận này nhằm giải quyết hiện tượng nhiễm tín hiệu sao trong phổ truyền qua của ngoại hành tinh. 710

Các nguồn hiện có ủng hộ việc mô tả Pandora là sứ mệnh đầu tiên tạo ra bộ dữ liệu được lên kế hoạch gồm các quan sát đồng thời, đa băng tần và có đường cơ sở dài về ngoại hành tinh cùng ngôi sao chủ. Tuy nhiên, các nguồn không đủ để khẳng định rộng hơn rằng Pandora chắc chắn là kính viễn vọng không gian đầu tiên từng được thiết kế cho mọi dạng quan sát đa màu chi tiết đối với ánh sáng đi qua khí quyển ngoại hành tinh. 10

Ai dẫn dắt Pandora?

Trung tâm Bay không gian Goddard của NASA dẫn dắt sứ mệnh khoa học Pandora, với Elisa Quintana giữ vai trò điều tra viên chính. Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore đồng dẫn dắt, đồng thời phụ trách quản lý dự án và kỹ thuật. 1

Đại học Arizona dẫn dắt hoạt động vận hành sứ mệnh và đóng góp vào chương trình khoa học. Lawrence Livermore phát triển kính thiên văn CODA cùng Corning, trong khi NASA Goddard cung cấp cảm biến hồng ngoại. 4

Pandora có thể hỗ trợ kỷ nguyên Webb ra sao?

Kính viễn vọng Không gian James Webb có khả năng đo khí quyển ngoại hành tinh với độ nhạy rất cao. Tuy nhiên, việc diễn giải những phép đo này vẫn phụ thuộc vào khả năng tách tín hiệu yếu của hành tinh khỏi những biến đổi trên ngôi sao chủ.

Các quan sát lặp lại ở ánh sáng khả kiến và cận hồng ngoại của Pandora được kỳ vọng sẽ giúp định lượng mức độ nhiễm tín hiệu từ ngôi sao, từ đó tạo cơ sở tốt hơn để phân tích các phổ do Webb thu được.

Nói cách khác, Pandora vừa là sứ mệnh khảo sát ngoại hành tinh, vừa đóng vai trò như một nhiệm vụ hiệu chuẩn. Kết quả của nó có thể giúp các nhà nghiên cứu đánh giá một dấu hiệu khí quyển là đáng tin cậy, liên quan đến ngôi sao hay vẫn còn chưa chắc chắn. Những hiểu biết này sẽ hỗ trợ việc thiết kế và lựa chọn mục tiêu cho các đài quan sát tương lai, đặc biệt là các sứ mệnh nghiên cứu khí quyển của những thế giới có khả năng sinh sống. 7