Vào khoảng 7 giờ tối hôm qua, tại trạm không gian Kourou, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đã phóng thành công Ariane 5 để đưa Kính thiên văn Không gian James Webb (JWST) vào quỹ đạo hoạt động.
JWST là hậu bối của Kính thiên văn Không gian Hubble. Hubble được phóng vào đầu những năm 1990, đã đoạt giải Nobel và cách mạng hóa ngành thiên văn học. Tuy nhiên, chúng ta lại có thêm nhiều biên giới mới trong thiên văn học mà Hubble không thể thăm dò, từ việc tìm kiếm những ngôi sao đầu tiên cho đến thông tin chi tiết về các hành tinh ngoại lai (exoplanets), và đây sẽ chính là sứ mệnh của JWST. Và không phải đơn thuần khi JWST được xem là Kính thiên văn Không gian mạnh nhất thế giới.
Trước hết, so về kích thước gương - kích thước gương là yếu tố then chốt trong thiên văn học. Hubble có chiều ngang 8 feet (2.4m), còn JWST có chiều ngang đến khoảng 21 feet (6.5m)! Về tầm vóc tổng thể, Hubble có kích thước bằng một chiếc xe buýt, còn JWST có kích thước bằng một sân tennis (do có một tấm chắn mặt trời khổng lồ). Tất cả những điều này là minh chứng cho JWST thực sự là kính thiên văn của thế hệ tiếp theo!
Thứ hai, bản thân ánh sáng mà JWST thấy sẽ thực sự khác với Hubble. Về cơ bản, Hubble được thiết lập để nhìn thấy ánh sáng mà mắt chúng ta thấy, nhưng JWST sẽ chỉ nhìn thấy ánh sáng màu cam/đỏ mà mắt chúng ta nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại ngoài biên đỏ mà chúng ta không nhìn thấy được. Tại sao ấy à? Bởi vì bạn càng nhìn xa vào không gian, ánh sáng càng trở nên "dịch chuyển đỏ", tức là ánh sáng bình thường đối với chúng ta được phát ra từ hàng tỷ năm trước, giờ xuất hiện theo kiểu tia hồng ngoại. Vậy nên, nếu bạn muốn nhìn đến những nơi xa nhất của vũ trụ, bạn phải nhìn ở phổ đó mới thấy được.
Cuối cùng, JWST không quay quanh Trái Đất như Hubble, mà thay vào đó, nó sẽ ở bên ngoài quỹ đạo Trái Đất, xa hơn khoảng cách từ Mặt Trăng đến chúng ta, tại một điểm đặc biệt gọi là Lagrange L2. Điểm này được chọn vì có một số ưu điểm nhất định. L2 là một trong năm vị trí trong không gian giúp vật thể có một quỹ đạo đặc biệt, khiến khoảng cách từ vật thể đến Mặt Trời và Trái Đất không thay đổi theo thời gian. Một vật thể ở điểm L2 sẽ giữ nguyên hướng đối với Mặt trời và Trái Đất, nhờ vậy, việc bảo dưỡng, kiểm tra sẽ đơn giản hơn. Ngoài ra, các thiết bị hồng ngoại trên JWST cũng cần phải được giữ ở nhiệt độ rất lạnh, vượt xa mức mà ngay cả môi trường xung quanh Trái đất có thể đạt được. Như một phần thưởng phụ cho các nhà thiên văn học, JWST không bị giới hạn ở việc chỉ quan sát, khoảng một nửa thời gian nó hoạt động giống như Hubble (do một nửa thời gian trên quỹ đạo, nó hướng về phía Mặt Trời), và nhờ có tấm chắn mặt trời mà chúng ta gần như có được 24 giờ/ngày để quan sát! Tuy nhiên, vẫn có những nhược điểm rõ ràng- JWST hiện chỉ được chế tạo để tồn tại khoảng 10 năm vì nó bị giới hạn bởi lượng nhiên liệu trên đó, và nó quá xa để con người chúng ta có thể tiếp cận và bảo dưỡng nó. Hubble, OTOH, còn tồn tại trên quỹ đạo là nhờ vào các nhiệm vụ của các phi hành gia từ tàu con thoi để sửa chữa/nâng cấp nó. Hy vọng trong 10 năm tới sẽ có những con robot đủ tốt để thực hiện việc ấy.
NASA (và ESA và Canada, cũng là những đối tác lớn trong việc đầu tư JWST) không đơn giản chi hàng tỷ đô cho một Kính thiên văn Không gian thế hệ tiếp theo mà không có kế hoạch tốt với những lý do cụ thể tại sao lại tạo ra nó. Và trên thực tế, đã có những mục tiêu khoa học chính đã được vạch ra dành cho JWST. Đó là:
- Nghiên cứu ánh sáng từ các ngôi sao và thiên hà thuở sơ khai ngay sau Big Bang.
- Nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà nói trên.
- Tìm hiểu sự hình thành của các ngôi sao và hệ thống hành tinh.
- Nghiên cứu các hệ hành tinh và nguồn gốc của sự sống.
Bản thân chúng đều là những mục tiêu mang tính cách mạng, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là, bất cứ khi nào bạn có trong tay một công cụ như thế này, nó sẽ trải ra trước mắt chúng ta những điều chưa từng thấy trước đây, bạn sẽ có những khám phá mới mà không ai ngờ tới, bởi vì vũ trụ còn rất nhiều điều tuyệt vời vượt xa những tưởng tượng điên rồ nhất của chúng ta. Đây là một trong những điều đáng kinh ngạc nhất về thiên văn học. Ví dụ, bạn có biết tại sao Kính thiên văn Không gian Hubble có tên gọi như thế không? Bởi vì nó được chế tạo để đo hằng số Hubble, hằng số này thúc đẩy sự giãn nở của vũ trụ. Nhưng tình cờ trong quá trình sử dụng, Hubble đã khám phá ra năng lượng tối, Trường sâu Hubble, và vừa cách mạng hóa thiên văn học theo nhiều cách, vừa tạo ra những hình ảnh đẹp miễn phí cho cả thế giới. Có quá nhiều điều để khám phá, và chúng ta thậm chí còn chưa biết hết!
Tuy nhiên, chúng ta phải chờ tầm sáu tháng để thực sự đưa JWST vào hoạt động, đáng tiếc là vậy, bởi vì vẫn còn rất nhiều thứ phải làm. Đầu tiên, kính thiên văn phải đi đến điểm L2 và sẽ mất vài tuần để trải ra thành kích thước khổng lồ từ kích thước vỏ tên lửa. Sau đó, bạn cần phải làm những việc như căn chỉnh gương đúng cách (18 mảnh gương nổi tiếng của nó phải hoàn toàn khớp với nhau, và đó là một quá trình siêu chậm) và sau đó bạn phải đảm bảo các dụng cụ thực sự lấy được nét - mất 4 tháng nữa. Cuối cùng, sẽ có một xíu các mục tiêu "khoa học đơn giản" về sự vận hành để đưa các dụng cụ đi qua hết các bước triển khai của chúng và những mục tiêu đó sẽ cung cấp cho bạn những ảnh chụp đầu tiên.
Và... cất cánh! Từ rìa của một khu rừng mưa nhiệt đới cho đến rìa của thời gian, James Webb khởi đầu chuyến du hành tìm về nơi vũ trụ bắt đầu.
Như vậy sẽ không hề phóng đại chút nào khi nói rằng đây sẽ là một ngày mang tính lịch sử, bởi vì JWST sẽ cách mạng hóa ngành thiên văn học. JWST sẽ khởi đầu hành trình hơn 1.5 triệu km của mình để đi đến điểm Lagrange L2, với sứ mệnh nhìn về 13.5 tỉ năm về trước trong quá khứ để khám phá về sự khai sinh của Vũ trụ.
Cheshire.
Lược dịch từ reddit