Vì sao kính thiên văn Roman của NASA có thể đủ nhiên liệu hoạt động 22 năm?

NASA ước tính Kính thiên văn Không gian Nancy Grace Roman có đủ nhiên liệu cho ít nhất 22 năm hoạt động khoa học tiềm năng. Đây là con số vượt hơn hai lần so với nhiệm vụ chính 5 năm, kèm khả năng gia hạn thêm 5 năm, vốn được dự kiến ban đầu. Roman được phóng bằng tên lửa SpaceX Falcon Heavy từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy ngày 30/8/2026 và đang bay khoảng ba tháng tới khu vực điểm Lagrange L2 của hệ Mặt Trời – Trái Đất, cách Trái Đất khoảng 1 triệu dặm (khoảng 1,6 triệu km). 1

Điểm cần nhấn mạnh: 22 năm là ước tính dựa trên lượng nhiên liệu còn lại, không phải cam kết Roman chắc chắn sẽ hoạt động 22 năm. Khả năng làm khoa học thực tế còn phụ thuộc vào tình trạng của thiết bị, điện tử, hệ thống điện và các bộ phận khác trên tàu.

Ba khoản tiết kiệm nhiên liệu cộng dồn

NASA cho biết triển vọng nhiên liệu của Roman được cải thiện nhờ sự kết hợp giữa biên độ dự phòng trong thiết kế và quá trình đưa tàu vào hành trình ban đầu hiệu quả hơn dự kiến.

1. Falcon Heavy đưa Roman vào quỹ đạo rất chính xác

Một vụ phóng chính xác giúp Roman bắt đầu hành trình đến L2 gần với đường bay mục tiêu hơn. Điều đó đồng nghĩa tàu cần ít nhiên liệu hơn để sửa quỹ đạo về sau. NASA ghi nhận độ chính xác của vụ phóng do SpaceX thực hiện, cùng công tác tính toán động lực học quỹ đạo và vận hành, là các yếu tố góp phần tạo nên mức dự trữ dự kiến 22 năm.

2. Lần chỉnh quỹ đạo đầu tiên chỉ dùng một phần nhỏ ngân sách nhiên liệu

Ngày 31/8, Roman thực hiện lần hiệu chỉnh giữa hành trình đầu tiên với độ chính xác trên 99%. Thao tác này chỉ tiêu thụ khoảng 18 kg nhiên liệu, trong khi ngân sách dành cho nó là 200 kg.

Phần nhiên liệu không phải dùng đến có giá trị lớn: Roman cần nhiên liệu không chỉ để bay tới L2 mà còn để duy trì quỹ đạo và vận hành tàu sau khi đến nơi. Tiết kiệm được ở giai đoạn đầu nghĩa là có thêm dư địa cho những năm quan sát sau này.

3. Tàu nhẹ hơn đáng kể so với mức thiết kế thận trọng

Roman được thiết kế với khối lượng tàu tối đa khoảng 9.800 kg, nhưng khối lượng khi phóng chỉ vào khoảng 8.056 kg. Chênh lệch này cho phép nhóm dự án nạp đầy bình nhiên liệu trước khi phóng, từ đó tăng lượng dự trữ mang theo.

NASA cũng dự kiến các lần hiệu chỉnh quỹ đạo tiếp theo và thao tác đưa Roman vào quỹ đạo hoạt động quanh L2 sẽ cần ít nhiên liệu hơn kế hoạch ban đầu. Khi NASA công bố ước tính 22 năm, các bước đó vẫn chưa diễn ra; vì vậy đây vẫn là dự báo, không phải bản tổng kết nhiên liệu cuối cùng.

Vì sao 22 năm không phải lời hứa?

Nhiên liệu chỉ là một trong các giới hạn tuổi thọ của kính thiên văn không gian. Dù đủ nhiên liệu cho ít nhất 22 năm, Roman vẫn có thể ngừng tạo ra dữ liệu khoa học hữu ích sớm hơn nếu các bộ phận quan trọng xuống cấp hoặc gặp sự cố, chẳng hạn thiết bị quan sát, hệ thống điện tử hay nguồn điện.

Vì thế, thông điệp chính xác là: ngân sách nhiên liệu dự kiến của Roman có thể hỗ trợ thời gian này. Nó không đồng nghĩa NASA có thể bảo đảm 22 năm quan sát. Roman được thiết kế cho nhiệm vụ chính 5 năm, với khả năng gia hạn thêm 5 năm.

Hai thiết bị lớn đang được chạy thử

Trong lúc di chuyển đến L2 — một vùng không gian có điều kiện thuận lợi để kính thiên văn quan sát ổn định — Roman đang lần lượt kích hoạt, kiểm tra và hiệu chuẩn hai thiết bị chủ chốt.

Wide Field Instrument: máy ảnh hồng ngoại 300 megapixel

NASA đã kích hoạt Wide Field Instrument (WFI), máy ảnh hồng ngoại 300 megapixel có thể khảo sát những vùng trời rộng với tốc độ cao mà vẫn giữ được độ chi tiết tốt. Hệ 18 đầu dò của thiết bị chuyển ánh sáng sao thành tín hiệu điện để xử lý thành ảnh.

Các đợt kiểm tra ban đầu gồm hệ đầu dò, bánh xe phần tử, phần cứng hiệu chuẩn và cơ cấu lấy nét. NASA cho biết thử nghiệm cơ cấu lấy nét đã thành công, đồng thời WFI đã ghi nhận ánh sáng sao đầu tiên.

WFI là công cụ trung tâm cho các nghiên cứu dự kiến của Roman về năng lượng tối, ngoại hành tinh và vật lý thiên văn. 9

Coronagraph Instrument: thử nghiệm công nghệ chụp ảnh hành tinh

Coronagraph Instrument được bật ngày 1/9 và bước vào chương trình hiệu chuẩn, thử nghiệm kéo dài nhiều tháng. Thiết bị này được thiết kế để chặn ánh sáng chói lấn át từ một ngôi sao, nhờ đó hỗ trợ quan sát các hành tinh lân cận và đĩa bụi quanh sao.

Coronagraph là một cuộc trình diễn công nghệ, không phải thiết bị khảo sát chính của Roman. Trong đợt kiểm tra đầu tiên, các thành phần số, điện tử và cơ khí của nó đã được mở rộng, vận hành theo dự kiến.

Khi nào công chúng sẽ thấy ảnh khoa học đầu tiên?

Những quan sát ánh sáng sao đầu tiên của Roman là kết quả chạy thử, chưa phải ảnh khoa học đã được hiệu chuẩn đầy đủ để công bố. Tài liệu báo chí trước khi phóng của NASA nêu giai đoạn vận hành thử kéo dài 90 ngày và dự kiến phát hành ảnh mới vào đầu năm 2027.

Khoảng thời gian này cần thiết để các nhóm hoàn tất hiệu chuẩn kính thiên văn và thiết bị khi Roman tiến gần, rồi ổn định tại quỹ đạo hoạt động quanh L2.

“Adopt a Pixel” là gì?

Chiến dịch công chúng “Adopt a Pixel” cho phép người tham gia nhận nuôi mang tính biểu tượng một trong khoảng 300 triệu điểm ảnh trên mặt phẳng tiêu của Wide Field Instrument. Chương trình miễn phí và tạo một cách kết nối cá nhân với sứ mệnh, nhưng không trao quyền sở hữu, quyền điều khiển điểm ảnh hay quyền độc quyền đối với dữ liệu của kính thiên văn. 14

Ý nghĩa lớn hơn của con số 22 năm

Mức nhiên liệu tiềm năng 22 năm của Roman cho thấy độ chính xác khi phóng, biên độ thiết kế thận trọng và công tác điều hướng kỹ lưỡng có thể thay đổi đáng kể triển vọng vận hành của một tàu vũ trụ sau khi rời bệ phóng.

Tuy nhiên, ưu tiên trước mắt vẫn là vận hành thử: chứng minh hệ thống của tàu và các thiết bị hoạt động đúng như thiết kế trên đường tới L2. Nếu mọi việc diễn ra thuận lợi, Roman sẽ bắt đầu sứ mệnh khảo sát hồng ngoại diện rộng nhằm nghiên cứu vũ trụ ở quy mô khổng lồ — với lượng nhiên liệu dự trữ có thể giúp nó làm điều đó lâu hơn rất nhiều so với kỳ vọng ban đầu. 9