Với Twinkle, thiên văn học cuối cùng sẽ bước vào kỷ nguyên không gian mới.
Sứ mệnh thiên văn thương mại đầu tiên trên thế giới, Twinkle, đang thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu ngoại hành tinh khi nó thực hiện các bước tiến tới việc phóng vào năm 2024 với kinh phí đảm bảo để bắt đầu xây dựng vệ tinh vào đầu năm tới.
Vào năm 2014, khi người đăng ký thiên văn học tại Đại học London (UCL), Marcell Tessenyi lần đầu tiên đưa ra ý tưởng phát triển sứ mệnh thiên văn thương mại đầu tiên trên thế giới, anh ấy biết mình sẽ phải vượt qua rất nhiều kháng cự. Trong nhiều thập kỷ, các cơ quan không gian được chính phủ tài trợ như NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã phụ trách các dự án kính viễn vọng không gian tốn kém, mất nhiều thập kỷ để phát triển và tiêu tốn hàng tỷ USD.
Mô hình không phải lúc nào cũng hoạt động tốt cho cộng đồng khoa học, nhưng đó là tất cả những gì họ biết. Bảy năm sau, thiết bị theo dõi ngoại hành tinh tư nhân Twinkle được hỗ trợ bởi hơn 10 trường đại học từ khắp nơi trên thế giới, đã nhận được tài trợ của ESA và sẽ sớm được chế tạo bởi tập đoàn hàng không vũ trụ khổng lồ của châu Âu Airbus.
Thiếu công cụ để nghiên cứu ngoại hành tinh
Đối với Tessenyi, ngoại hành tinh là tình yêu sét đánh. Nhưng khi ông quyết định theo đuổi sở thích này trong thời gian tiến sĩ của mình trong ngành thiên văn học tại UCL, ông nhận thấy rằng việc nghiên cứu các thế giới lạ quay quanh các ngôi sao xa xôi đã gặp nhiều trở ngại. Vào thời điểm đó, kính viễn vọng Không gian Kepler của NASA thường xuyên đưa tin về việc phát hiện ra hàng trăm ngoại hành tinh mới, nhưng không có công cụ tiện lợi nào giúp bạn có thể tìm hiểu thêm về chúng.
Thất vọng với sự thiếu tiến bộ trong lĩnh vực này, và cũng thất vọng khi vào năm 2014 ESA từ chối đề xuất của UCL cho một sứ mệnh ngoại hành tinh mới, Tessenyi đã tiếp cận những người giám sát của mình là Jonathan Tennyson và Giovanna Tinneti với ý tưởng thực hiện các sứ mệnh không gian theo cách khác – giống như một công việc kinh doanh.
“Tiến sĩ của tôi đã tìm hiểu những yêu cầu kỹ thuật cần thiết cho các vệ tinh để có thể quan sát một cách toàn diện bầu khí quyển ngoài hành tinh để chúng tôi có thể bắt đầu xây dựng hiểu biết thực sự về những hành tinh này được tạo thành từ gì”, Tessenyi nói với Space.com. “Vào thời điểm đó, chỉ có một số phép đo được thực hiện bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Không gian Spitzer, nhưng có rất nhiều hạn chế trong dữ liệu vì những vệ tinh này không được xây dựng để quan sát các hành tinh ngoài hành tinh.”
Vấn đề với Hubble
Cả Hubble và Spitzer kỳ cựu, nghỉ hưu vào tháng 1 năm 2020, đều đã được hình thành trước khi hành tinh đầu tiên được phát hiện vào năm 1992. Chỉ nhờ vào các thủ thuật kỹ thuật thông minh mà các nhà thiên văn học đã điều chỉnh được tín hiệu quay trở lại từ những con tàu vũ trụ này để thu thập một số thông tin về những hành tinh xa xôi đó. Tessenyi nói thêm.
Tuy nhiên, bức ảnh xuất hiện từ những bộ dữ liệu khan hiếm này thật hấp dẫn: những quả cầu khí khổng lồ nóng hơn 3.600 độ F (2.000 độ C) (kể từ đó có biệt danh là Sao Mộc nóng), các hành tinh làm bằng kim cương, nhưng cũng có những hành tinh giống Trái đất có thể có sự sống. Tuy nhiên, ngoài việc khan hiếm, thông tin cũng không đầy đủ, chỉ cung cấp cái nhìn sơ lược nhất về bản chất của những thế giới bí ẩn đó và còn bỏ ngỏ nhiều câu hỏi.
Tessenyi cho biết: “Hubble có thể thực hiện các phép đo quang phổ chia ánh sáng thành các màu khác nhau khi nó nhìn vào các mục tiêu ở xa. Điều đó cho chúng tôi biết điều gì đó về các loại hợp chất hóa học khác nhau trong bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hành tinh. Nhưng Hubble chỉ có thể làm điều đó trong một phạm vi bước sóng hạn chế, vì vậy luôn có sự không chắc chắn. Chúng tôi không biết chắc chắn những gì mình đang xem.”
Không chỉ những lỗ hổng trong dữ liệu cản trở tiến bộ khoa học mà còn là thực tế là cộng đồng ngoại hành tinh đang phát triển phải cạnh tranh về thời gian trên Hubble (và cả Spitzer nữa) với các nhà khoa học nghiên cứu tất cả các loại hiện tượng thiên văn khác. Tuy nhiên, Tessenyi nói rằng cộng đồng khoa học ban đầu không muốn chấp nhận ý tưởng về Twinkle, sứ mệnh thiên văn do tư nhân tài trợ đầu tiên trên thế giới dựa trên đặc điểm không gian mới là phát triển nhanh và chi phí thấp.
Một mô hình mới cho thiên văn học
“Các khía cạnh kỹ thuật và khoa học của dự án này tương đối dễ dàng” Tessenyi nói. “Thành phần khó khăn hơn là sự hoài nghi đến từ nhiều người khác nhau trong cộng đồng ban đầu vì đây là một mô hình hoàn toàn mới.”
Tessenyi quyết định thành lập công ty mang tên Blue Skies Space với tư cách là Giám đốc điều hành và những người giám sát cũ của anh là Tennyson và Tinneti trong hội đồng quản trị với tư cách là chủ tịch và nhà khoa học chính. Công ty khởi nghiệp này nhằm thu hút nguồn vốn từ những người ủng hộ tư nhân với mục tiêu bán dữ liệu khoa học giống như SpaceX bán các chuyến đi tới trạm vũ trụ hoặc Planet bán các hình ảnh quan sát Trái đất.
Nhà sản xuất vệ tinh nhỏ của Vương quốc Anh Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) đã lên tàu sớm và giúp xác thực thiết kế sứ mệnh. Dần dần, sự hoài nghi của các nhà khoa học bắt đầu tan biến.
Richard Archer, người chịu trách nhiệm phát triển quan hệ đối tác tại Blue Skies Space, nói với Space.com: “Trong những năm qua, chúng tôi đã phát biểu tại nhiều hội nghị khác nhau và thuyết trình cho hàng trăm nhà khoa học. Thường xuyên, chúng tôi thấy các nhà khoa học từ các lĩnh vực khác, chẳng hạn như khoa học hệ mặt trời, quan tâm đến khả năng thực hiện sứ mệnh của chúng tôi. Họ quan tâm đến việc tham gia dự án và giúp chúng tôi định hình sứ mệnh.”
Năm ngoái, Blue Skies Space đã ký hợp đồng với khách hàng thứ 10, một cột mốc quan trọng theo Tessenyi, và đang tìm cách bắt đầu hàn kim loại vào quý đầu tiên của năm 2022.
Với khoảng 10% chi phí của một sứ mệnh cơ quan không gian trung bình, 770 lbs. (350 kg) Twinkle với kính thiên văn 20 inch (50 cm) của nó sẽ có thể thực hiện các phép đo quang phổ của các hành tinh ngoài hành tinh chính xác như chiếc Hubble khổng lồ 31 tuổi, theo Tessenyi. Nhưng công ty đã hình dung ra một tương lai xa hơn Twinkle.
Tessenyi nói: “Chúng tôi là nhà cung cấp dịch vụ thương mại cho dữ liệu. Các trường đại học có thể mua đăng ký vệ tinh của chúng tôi và truy cập vào các tập dữ liệu mà họ sẽ không thể có được. Chúng tôi sẽ hướng tới việc thu hồi chi phí của vệ tinh và nếu chúng tôi thành công, sẽ sử dụng số tiền thu được từ việc bán dữ liệu vệ tinh, để bắt đầu đồng tài trợ cho thế hệ vệ tinh thứ hai với mục tiêu cung cấp toàn bộ một loạt vệ tinh trong dài hạn.”
Cheops, Plato, Ariel (và vệ tinh khác)
Theo Tessenyi, sự thèm muốn đối với dữ liệu của Twinkle không bị ảnh hưởng bởi hàng loạt các sứ mệnh ngoại hành tinh mới và sắp tới đã được công bố trong những năm qua. Chẳng hạn, sứ mệnh Cheops chi phí thấp của ESA quay quanh quỹ đạo ở độ cao 430 dặm (700 km) giống như Twinkle sẽ thực hiện, chỉ có thể đo lường các đặc điểm cơ bản của các hành tinh ngoại như mật độ và kích thước của chúng.
Plato lớn hơn, dự kiến phóng hai năm sau Twinkle, vào năm 2026, chủ yếu sẽ tìm kiếm các hành tinh đá trong vùng có thể sinh sống được xung quanh các ngôi sao lớn. Chỉ Ariel, dự kiến phóng sớm nhất vào năm 2029, sẽ tập trung vào các bầu khí quyển ngoại hành tinh, theo như Twinkle. Kính viễn vọng không gian James Webb, dự kiến phóng vào cuối năm nay, cũng sẽ đóng góp vào khoa học ngoại hành tinh.
“Twinkle và Ariel sẽ có thể trả lời những câu hỏi phức tạp hơn,” Tessenyi nói. “Có nước trong bầu khí quyển của các hành tinh ngoài không? Có carbon monoxide không? Với điều đó, chúng tôi có thể bắt đầu thực hiện các nghiên cứu về dân số, chúng tôi có thể thực hiện so sánh hành tinh học giữa hệ mặt trời của chúng ta và các hành tinh thú vị đã được phát hiện bên ngoài.”
Trên thực tế, Giovanna Tinneti, cựu giám sát viên của Tessenyi và nhà khoa học trưởng của Blue Skies Space, cũng là điều tra viên chính trong sứ mệnh Ariel.
Tessenyi nói: “Ariel là một vệ tinh lớn hơn và đắt hơn nhiều sẽ được đặt trên quỹ đạo tối ưu hơn.”
Nhiệm vụ của Ariel thực sự sẽ được hưởng lợi từ Twinkle, thực hiện phân tích ban đầu về các ngôi sao triển vọng sau đó có thể được sử dụng để giúp Ariel tập trung vào các mục tiêu thú vị nhất.
Nguồn:
_https://www.space.com/twinkle-exoplanets-first-commercial-astronomy-satellite
