THÁI DƯƠNG H�̣ và CU�̣C THÁM HI�̉M HỎA TINH

Ti�́n sĩ Nguy�̃n Ti�́n Ích

(ti�́p theo s�́ 29)

PH�̀N HAI: THÁM HI�̉M SAO HỎA

3-Chương trình Pathfinder mở đ�̀u cho vi�̣c dùng người máy (robot) đ�̉ thám hi�̉m Hỏa tinh. Với m�̣t ng�n sách 265 tri�̣u đ�-la, chương trình được hoạch định trong m�̣t thời gian kỷ lục 3 năm với mục đích ban đ�̀u là thử nghi�̣m m�̣t kỹ thu�̣t mới, sử dụng dù trong m�̣t b�̀u khí quy�̉n r�́t loãng đ�̉ làm ch�̣m v�̣n t�́c rớt và túi hơi (airbag) đ�̉ bảo v�̣ b�̣ ph�̣n hạ cánh khi đáp xu�́ng mặt Hỏa tinh.

Phi thuy�̀n Pathfinder g�̀m có: đ�̣ng cơ đường trường (cruise stage) mang theo 94 kg nhi�n li�̣u; khi�n ch�́ng nhi�̣t (heat shield); bửng mặt trời (solar panel) ứng dụng hi�̣u ứng t�́ bào quang đi�̣n (photo-electric cell) chuy�̉n trực ti�́p quang năng của mặt trời thành ra đi�̣n năng đ�̉ chạy máy dùng trong lúc đang bay tới cũng như sau khi đáp xu�́ng mặt Hỏa tinh; m�̣t cái dù có đường kính 11 mét; nhi�̀u túi hơi sẽ được bơm hơi ngay trước khi hạ cánh; m�̣t b�̣ ph�̣n hạ cánh (lander); và m�̣t chi�́c xe robot (robotic rover), chi�́c xe này có khả năng tự hành theo những chương trình đi�̣n toán chứa trong m�̣t máy tính đặt trong xe.

Toàn b�̣ h�̣ th�́ng c�n nặng 894 kg và được m�̣t hỏa ti�̃n Delta II, ba t�̀ng, phóng đi ngày 4 tháng 12 năm 1996. T�̀ng thứ ba là m�̣t đ�̣ng cơ hỏa ti�̃n chạy bằng nhi�n li�̣u đặc (solid propellant) dùng đ�̉ đưa v�̣n t�́c con tàu từ v�̣n t�́c v�̣ tinh (satellization speed) đ�́n v�̣n t�́c chuy�̉n ti�́p (transfer velocity) đ�̉ đưa con tàu vào quỹ đạo chuy�̉n ti�́p tr�n đường tới Hỏa tinh. Vì trọng trường mặt trời quá lớn cho n�n trọng trường của b�́t cứ hành tinh nào của Thái dương h�̣ cũng chỉ tác dụng trong m�̣t khoảng kh�ng gian giới hạn nào đó mà th�i gọi là măt c�̀u tác đ�̣ng (activity sphere), b�n trong mặt c�̀u đó thì trọng trường của hành tinh còn có ảnh hưởng đ�́n chuy�̉n đ�̣ng của v�̣ tinh nhưng khi ra khỏi mặt c�̀u đó thì trọng trường mặt trời át dọng h�́t, v�̣ tinh chỉ nghe theo trọng trường mặt trời mà th�i. Chẳng hạn bán kính mặt c�̀u tác đ�̣ng của Địa c�̀u là 929 ngàn km, của Hỏa tinh là 576 ngàn km. B�n ngoài những mặt c�̀u tác đ�̣ng đó thì phi thuy�̀n li�n hành tinh là v�̣ tinh của mặt trời và quỹ đạo thường là m�̣t ellip. Quỹ đạo chuy�̉n ti�́p là đ�̉ đưa con tàu từ quỹ đạo v�̣ tinh Địa c�̀u vào quỹ đạo v�̣ tinh mặt trời nhưng nhằm v�̀ Hỏa tinh. Dọc đường, con tàu đã phải ti�́n hành b�́n l�̀n vi chỉnh (fine-tune) quỹ đạo đ�̉ đ�́n đúng mục ti�u đã định. Sau m�̣t chuy�́n đi g�̀n 7 tháng trời, con tàu đã g�̀n tới Hỏa tinh và ngày 30 tháng 6 năm 1997 đường bay đ�̉i từ quỹ đạo li�n hành tinh (interplanetary) vào quỹ đạo Hỏa tinh, r�̀i xuy�n khí quy�̉n Hỏa tinh và hạ cánh xu�́ng Hỏa tinh (entry, descent and landing mode).

Ngày 3 tháng 7 năm 1997 con tàu đi vào vùng h�́p lực của Hỏa tinh và sáng sớm ngày 4 tháng 7, phi thuy�̀n Pathfinder được cho hướng v�̀ địa đi�̉m hạ cánh. N�́u gọi L là thời đi�̉m hạ cánh thì di�̃n bi�́n hạ cánh xảy ra như sau:

L-34 phút: phi thuy�̀n Pathfinder được tách khỏi đ�̣ng cơ đường trường

L-4 phút: phi thuy�̀n vào thượng t�̀ng khí quy�̉n của Hỏa tinh

L-2 phút: chi�́c dù dài 11 mét mở, b�̣ hạ cánh tách khỏi vỏ sau (backshell) và được thả xu�́ng m�̣t sợi d�y n�́i với dù (tether) dài 20 mét.

L-8 gi�y: túi hơi được bơm căng, hỏa ti�̃n giảm t�́c khai hỏa, cắt d�y dù và b�̣ hạ cánh rớt tự do (free fall) xu�́ng mặt Hỏa tinh. V�̣n t�́c rớt khi chạm mặt Hỏa tinh là 14 m/gi�y (50.4 km/giờ). Túi hơi đã n�̉y l�n đ�́n 15 l�̀n và l�̀n n�̉y cao nh�́t là 15 mét.

Sau 2 phút rưỡi, túi hơi đã nằm y�n tr�n Hỏa tinh, cách đi�̉m đáp nguy�n thủy chừng 1 km tr�n m�̣t khu vực gọi là cánh đ�̀ng Ares (Ares Vaillis) và cách địa đi�̉m hoạch định là 20 km.

Hình 5.- Phi thuy�̀n Mars Pathfinder g�̀m có:

1-B�̣ hạ cánh (lander) Carl Sagan với các đài hoa đã mở ra

2-Chi�́c xe robot tự hành (rover) Sojourner v�̃n còn đ�̣u tr�n m�̣t đài hoa

(Hình l�́y trong tài li�̣u NASA Facts, Mars Pathfinder, cung c�́p bởi JPL)

Sau khi đáp xu�́ng Hỏa tinh thành c�ng thì b�̣ ph�̣n hạ cánh được chính thức đặt t�n là Trạm Kỷ Ni�̣m Carl Sagan (Carl Sagan Memorial Station). Carl Sagan là m�̣t nhà khoa học vũ trụ Hoa kỳ mới m�́t cách đ�y chừng mươi năm. Chi�́c xe robot thì gọi là Sojourner, l�́y t�n m�̣t người Mỹ da đen là Sojourner Truth, là người đã đi khắp Hoa kỳ vào thời Nam Bắc ph�n tranh đ�̉ đ�́u tranh đòi giải phóng n� l�̣. Sojourner có nghĩa là người lữ hành (traveler).

Trạm Sagan cao 90 ph�n và được gói ghém như m�̣t cái hoa cụp, g�̀m m�̣t t�́m bửng đáy (base panel) và 3 t�́m bửng tam giác như là những cánh hoa (petal) và đ�̀u là những t�́m bửng mặt trời (solar panel). Theo c�́u trúc thì dù t�́m bửng đáy mà kh�ng nằm dưới đáy sau khi y�n vị thì khi những t�́m bửng cánh hoa mở ra, t�́m bửng đáy sẽ được v�̣n chuy�̉n đ�̉ thành ra nằm dưới đáy. Nhưng trong chuy�́n bay này, sau khi y�n vị thì t�́m bửng đáy đã tự nhi�n nằm dưới đáy

Hình 6.- Chi�́c xe robot tự hành (rover) Sojourner

(Hình l�́y trong tài li�̣u NASA Facts, Mars Pathfinder, cung c�́p bởi JPL)

trước thành ra ba chi�́c bửng cánh hoa chỉ mở ra mà th�i, kh�ng c�̀n phải v�̣n chuy�̉n gì th�m nữa. Trạm Sagan cơ bản là m�̣t trạm chuy�̉n ti�́p với 2 ăng ten đ�̉ đưa hình ảnh và k�́t quả ph�n tích, đo lường v�̀ trái đ�́t và nh�̣n m�̣nh l�̣nh từ trái đ�́t gửi l�n. Chẳng hạn hình ảnh gửi v�̀ cho th�́y m�̣t túi hơi đã cản đường đi xu�́ng của chi�́c xe Sojourner và các chuy�n vi�n đã m�́t nguy�n ngày đ�̀u ti�n đ�̉ dẹp cái túi này. K�́ theo là khi chi�́c xe tự hành Sojourner đã kh�ng làm theo chương trình quy định là li�n lạc với trạm Sagan m�̃i 10 phút thì dưới đ�́t đã tìm ra được b�̣ ph�̣n hư và h�m sau đã giải quy�́t được trở ngại này.

Xe Sojourner nặng 5 kg, dài 65 ph�n, r�̣ng 48 ph�n và khi vươn l�n h�́t thì cao được 30 ph�n (khi bị gói lại thì chỉ còn 18 ph�n, g�̀n m�̣t gang tay). Xe có 6 bánh chuy�̉n đ�̣ng đ�̣c l�̣p với nhau, bằng nh�m đường kính 13 ph�n, có ri�̀m bằng thép inox có rãnh đ�̉ bám đường và đ�̉ có th�̉ leo l�n cao được hơn 20 ph�n. V�̣n t�́c t�́i đa của xe là 1 cm/gi�y (36 m/giờ), ch�̣m hơn ki�́n bò. Tr�n xe có hai máy hình và m�̣t quang ph�̉ k�́ dùng tia sáng X đ�̉ ph�n ch�́t đá và đ�́t Hỏa tinh.

K�́t quả thử nghi�̣m địa ch�́t cho th�́y đ�́t quanh vùng hạ cánh chứa nhi�̀u ch�́t silice (cát). Hóa tính của đ�́t tại đ�y tương tự như nơi hạ cánh của Viking 1 và 2, khi�́n người ta có th�̉ nghĩ rằng toàn b�̣ đ�́t Hỏa tinh là đ�̀ng nh�́t. Những hòn đá cu�̣i hoặc những cục đá như là bị nước sói mòn được tìm th�́y khi�́n người ta có th�̉ suy di�̃n là trước đ�y có nước chảy qua.

Bằng cách theo dõi vị trí của trạm Sagan, người ta đã có th�̉ định được vị trí của cực quay của Hỏa tinh (nơi trục quay của Hỏa tinh cắt mặt Hỏa tinh). Từ k�́t quả này, người ta suy ra rằng bán kính của cái lõi kim loại⁽¹⁰⁾của Hỏa tinh lớn hơn 1 ngàn 300 km và nhỏ hơn 2 ngàn km.

Phi thuy�̀n Pathfinder chuy�̉n dữ ki�̣n đ�̀y đủ l�̀n cu�́i là vào sáng ngày 27 tháng 9, năm 1997. Sau nhi�̀u c�́ gắng tái l�̣p li�n lạc kh�ng thành c�ng, NASA đã chính thức ch�́m dứt chương trình Pathfinder vào tháng 3 năm 1998.�

(còn ti�́p)

Trở lại Trang Nh�: