Bên trong kính viễn vọng không gian bằng vàng của NASA

NASA đang chuẩn bị phóng kính viễn vọng không gian tốt nhất của mình, quan sát các ngôi sao thông qua một tấm gương vàng đắt đỏ nhưng cực đẹp.

CNN dẫn nguồn tin cho biết, tấm gương vàng này không phải là một miếng mà là một mảng rộng gồm 18 miếng beryllium – thứ kim loại quý hiếm có cường độ ánh sáng cao và được phủ một lớp vàng tinh thể mỏng để đạt độ phản xạ tối đa. Chiều dài của tấm gương này là khoảng 6,5.

Trả lời phỏng vấn qua email, ông Lee Feinberg, quản lý Kính thiên văn Quang học cho Kính viễn vọng Không gian James Webb tiết lộ: "Một chiếc gương lớn chưa bao giờ được phóng lên vũ trụ”.

Dự kiến ​​sẽ ra mắt vào năm 2020, kính thiên văn mới này là kết quả của một dự án trị giá 8,8 tỷ USD, cung cấp cho các nhà thiên văn những quan điểm chưa từng có về vũ trụ.

"James Webb sẽ giải quyết những bí ẩn của Hệ Mặt Trời, quan sát rõ hơn các thế giới xa xôi xung quanh nhiều ngôi sao, khảo sát cấu trúc bí ẩn cũng như nguồn gốc của vũ trụ và nơi chúng ta tồn tại", ông Feinberg nói.

Kính viễn vọng vô cùng hiện đại

James Webb được thiết kế để trở thành kính thiên văn hiệu quả hơn so với Kính viễn vọng Không gian Hubble, ra mắt từ năm 1990.

Không giống như Hubble nằm cách quỹ đạo Trái Đất gần 600km, Webb sẽ được gửi đến khoảng cách hơn 1,6 triệu km, tại một địa điểm cụ thể được gọi là "L2". Đó là một trong 5 điểm gọi chung là Lagrange - những khu vực cụ thể có sự ổn định, nơi mà trọng lực từ Trái Đất và Mặt Trời cân bằng. Do đó, kính viễn vọng sẽ di chuyển qua không gian mà không cần động cơ nhưng lại đạt tầm nhìn tốt, không bị cản trở.

Ở địa điểm L2, nhiệt độ rất thấp và đó là điều kỳ quặc mà NASA muốn. James Webb sẽ có thể nhìn sâu hơn vào không gian vũ trụ thông qua cái nhìn của kính viễn vọng Hubble kết hợp với dạng hình ảnh mà mắt chúng ta thu được, tức là thông qua bức xạ hồng ngoại mà chúng ta thường nghĩ là nhiệt. Từ quan điểm đó, tấm gương cần phải siêu lạnh để tránh phát ra bất kỳ nhiệt lượng nào gây trở ngại cho nhiệm vụ quan sát của chính nó.

Ông Feinberg cho biết: "Vì các vật ấm tạo ra ánh sáng hồng ngoại hoặc nhiệt, nếu gương của Webb có cùng nhiệt độ như kính Hubble, ánh sáng hồng ngoại mờ từ những thiên hà xa xôi sẽ biến mất trong ánh sáng hồng ngoại của gương”.

Để không bị nóng lên vì nhiệt độ của Mặt Trời, gương của Webb sẽ được dựng trên một tấm chắn nắng có diện tích tương tự kích thước sân tennis, làm bằng vật liệu chịu nhiệt đặc biệt. Về tổng thống, tấm chắn sẽ như một con diều khổng lồ và giữ gương ở nhiệt độ lạnh -223 °C - lạnh hơn gần 3 lần mức nhiệt lạnh nhất từng được ghi nhận trên Trái Đất.

Mở ra trong không gian

Mỗi phân khúc của gương nặng 20kg và dài khoảng 1,3m. Một tấm gương lớn hơn sẽ mang lại hiệu suất tốt hơn. "Độ nhạy của kính viễn vọng hay chi tiết có thể nhìn thấy liên quan trực tiếp đến kích thước của mặt gương thu ánh sáng từ các vật thể đang được quan sát. Một khu vực lớn thu được nhiều ánh sáng hơn, giống như một cái xô lớn hơn hứng được nhiều nước hơn trong mưa vậy", ông Feinberg nói.

Nhưng để phù hợp với tên lửa được đưa vào không gian, gương cần gấp lại, điều này lý giải vì sao nó được làm theo hình lục giác. "Hình lục giác cho phép tạo ra một gương có các phân khúc với hệ số làm đầy cao, có nghĩa là các phân khúc phù hợp với nhau mà không có khoảng trống, nếu những phân đoạn này tròn, sẽ có những khoảng trống ở giữa chúng", ông Feinberg cho biết thêm.

Ngoài ra, khi ở trong vũ trụ, việc những mảnh gương phản chiếu chính xác vào các thiên hà xa xôi sẽ là một thách thức. Nó sẽ mất 2 tháng chỉ để thả kính thiên văn, làm mát rồi đảm bảo vị trí của tất cả các phân khúc đều chính xác. "Căn chỉnh các phân khúc gương chính như thể chúng là một tấm gương lớn duy nhất có nghĩa là mỗi tấm cần được căn lề với độ dày tương tự một sợi tóc con người. Điều đáng kinh ngạc hơn nữa là các kỹ sư và nhà khoa học làm việc trên kính viễn vọng Webb phải làm chính xác những điều này, theo nghĩa đen".

Để di chuyển vào đúng vị trí, mỗi gương được trang bị 6 bộ truyền động. Chúng là một trong những thành phần sáng tạo nhất của Webb vì khả năng cho phép các chuyển động chính xác trên quy mô nanomet - một phần triệu milimet - trong một vùng không gian, trong đó hầu hết các cơ chế được thiết kế cho Trái Đất đều đóng băng. Các nhà thiên văn học sẽ cần phải điều chỉnh mối liên kết này 2 tuần một lần từ trung tâm kiểm soát mặt đất của Webb, nằm trong khuôn viên của Đại học Johns Hopkins ở Baltimore.

Thiết kế thanh lịch

Kính thiên văn James Webb, đặt tên theo nhà quản lý của NASA, người giám sát sự ra đời của chương trình Apollo vào những năm 1960 đã được xây dựng hoàn chỉnh, bao gồm cả tấm gương vàng. Trên thực tế, Webb đang được thử nghiệm ở Redondo Beach, Calfornia.

NASA nói rằng các thành phần riêng lẻ hoạt động hoản hảo nhưng vẫn cần phải có nhiều thử nghiệm hơn để xem tổng thể hoạt động như thế nào. Sự ra mắt của Kính viễn vọng Không gian Hubble vào năm 1990 là một thất bại đau lòng: kính thiên văn gửi lại ảnh mờ, vì gương chính của nó bị lệch do lỗi hiệu chuẩn trong giai đoạn thử nghiệm. Phải mất 3 năm sau các nhà khoa học mới có thể tiến hành một nhiệm vụ dài 11 ngày và tổng cộng 35 giờ để sửa chữa nó. Lần này, NASA bắt buộc phải làm đúng vì không giống như Hubble, Webb sẽ ở rất xa trong không gian, không thể tiếp cận được bằng các sứ mệnh cứu hộ.

Webb được công bố lần đầu tiên vào năm 1996 và một mô hình kích thước đầy đủ của kính viễn vọng đã được giới thiệu trong chuyến lưu diễn thế giới. Hình ảnh đẹp cũng như sự hài hòa, đối xứng của gương vàng thậm chí còn tạo cảm hứng cho những tác phẩm nghệ thuật sau đó, từ tranh vẽ đến đồ trang sức.

"Tuy nhiên mỹ quan của tấm gương không phải là điều cố ý", ông Feinberg nói. "Chúng tôi đã tối ưu hóa chiếc gương bằng các lý do kỹ thuật để đạt được mục tiêu khoa học và chỉ đạt được tính thẩm mỹ thông qua sự may mắn".

PHƯƠNG PHƯƠNG (Theo CNN)