Đấp xuống sao chổi thế nào?

Là người điều hành chương trình Rossetta, Fred Jansen chịu trách nhiệm lần đáp thành công 2014 của tàu thăm dò trên sao chổi 67P/Churyumov - Gerasimenko. Trong bài thuyết trình lôi cuốn và hài hước, Jansen cho thấy một số tính toán phức tạp để nói về chuyến hạ cánh của tàu thăm dò Philae trên một sao chổi cách trái đất 500 triệu km - và chia sẻ những hình chụp thật kinh ngạc trong chuyến đi.

Tôi xin mời quý vị đến với
câu chuyện của tàu vũ trụ Rosetta.

Bay theo và thả tàu thăm dò
xuống bề mặt sao chổi,

là đam mê của tôi trong hai năm qua.

Để thực hiện điều đó,

tôi xin cung cấp cho quý vị vài thông tin
về nguồn gốc của hệ mặt trời.

4.5 tỷ năm trước,

có một đám mây khí và bụi.

Ở trung tâm đám mây này, mặt
trời của chúng ta hình thành và phát sáng.

Cùng với đó là sự hình thành của
các hành tinh, sao chổi và thiên thạch.

Theo lý thuyết, điều đã xảy ra là

khi trái đất nguội đi sau
thời điểm hình thành,

rất nhiều sao chổi va đập với Trái đất và
cung cấp nước cho nó

Có lẽ, chúng cũng mang tới Trái đất
những chất hữu cơ phức tạp,

và điều đó khởi đầu cho sự sống xuất hiện.

Quý vị có thể so sánh điều đó với việc
chơi bộ ghép hình có 250 mảnh

và không phải bộ 2.000 mảnh ghép.

Sau đó, những hành tinh lớn
như sao Mộc và sao Thổ,

chúng ở vị trí khác so với hiện nay,

và hút lẫn nhau bởi lực hấp dẫn,

chúng quét sạch tất cả
những gì bên trong hệ mặt trời,

và các sao chổi

tập hợp lại trong Vành đai Kuiper,

đó là vành đai các vật thể
ở ngoài quỹ đạo của sao Hải Vương.

Và đôi khi các vật thể này rơi vào nhau,

chúng chuyển hướng đi vì lực hấp dẫn,

rồi trọng lượng của sao Mộc
hút chúng lại trong hệ mặt trời.

Và chúng trở thành sao chổi như
chúng ta thấy trên bầu trời.

Điều cần chú ý ở đây
là trong thời gian đó,

khoảng 4.5 tỷ năm,

những sao chổi di chuyển
bên ngoài hệ mặt trời,

và không hề thay đổi--

giống như hệ mặt trời nhưng ở xa và lạnh.

Trên bầu trời, chúng giống như thế này.

Ta nhận biết chúng nhờ vào cái đuôi.

Thực ra có hai cái đuôi.

Một đuôi chứa bụi, bị thổi
ra xa do gió mặt trời.

Đuôi kia chứa các hạt ion mang điện tích,

và chúng theo từ trường của hệ mặt trời.

Có lớp mây phủ sao chổi,

rồi đến phần lõi cứng,
nó nhỏ quá chúng ta không thấy được,

quý vị cần lưu ý
trong trường hợp của tàu Rosetta,

nó chỉ là một chấm trong bức ảnh.

Chúng ta chỉ ở cách xa sao chổi
khoảng 20, 30, 40 kilomet

Vậy cái gì là cần nhớ?

Sao chổi chứa vật chất nguyên thủy
để hệ mặt trời được hình thành,

vậy chúng có thành phần
lý tưởng để nghiên cứu

nó là món quà được tặng tại thời
điểm trái đất và sự sống hình thành.

Ta cũng chưa rõ trong sao chổi có

thành phần gì liên quan nguồn gốc sự sống.

Năm 1983, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA có
chương trình dài hạn Horizon 2000,

gồm chương trình chính là
chuyến hành trình đến sao chổi.

Và một nhiệm vụ phụ là phóng Giotto
đến sao chổi, mà quý vị thấy đây,

năm 1986, Giotto bay về hướng sao chổi
Halley trong đoàn của một tàu vũ trụ khác.

Từ kết quả của chương trình,
ta thấy sáng tỏ :

các sao chổi là đối tượng lý tưởng
để nghiên cứu hệ mặt trời.

Vì thế, chương trình tàu Rosetta đã
được phê duyệt vào năm 1993

và nó được chuẩn bị phóng vào năm 2003,

nhưng một vấn đề xuất hiện
với tên lửa Ariane.

Tuy nhiên, bộ phận P.R. của chúng tôi
rất hào hứng,

sản xuất 1.000 cái đĩa sành Delft Blue

có ghi tên của những sao chổi nhỏ.

Vậy tôi không phải mua đĩa của Tàu nữa.
Cái đó cũng hay.

(Tiếng cười)

Khi vấn để đã được giải quyết,

chúng tôi rời trái đất vào năm 2004

để đến sao chổi mới được chọn,
Churyumov-Gerasimenko.

Sao chổi này được chọn
rất đặt biệt vì 2 lý do :

A. bạn phải có thể bay đến nó,

B. nó không ở trong hệ mặt trời quá lâu.

Sao chổi phần tử này ở
trong hệ mặt trời từ 1959.

Đó là lần đầu tiên
nó bị đổi hướng do sao Mộc,

và nó đủ gần mặt trời để bắt đầu thay đổi.

Vậy sao chổi này còn rất trẻ.

Rosetta làm những chuyến lịch sử đầu tiên.

Là vệ tinh đầu tiên vào quỹ đạo sao chổi,

và hộ tống sao chổi suốt hành trình
xuyên qua hệ mặt trời --

đó là tiếp cận gần mặt trời nhất,
như chúng ta thấy vào tháng tám,

và sau đó sao chổi bay ra ngoài.

Đó là lần đáp đầu tiên trên một sao chổi.

Chúng ta thật sự đã bay quanh
sao chổi một cách không

bình thường với tàu vũ trụ.

Thông thường, bạn nhìn lên trời,
biết mình đang nhìn nơi nào và đang ở đâu.

Trong trường hợp này, như thế là chưa đủ.

Chúng tôi đã bay ngang để thấy
những điểm mốc trên sao chổi đó.

Chúng tôi nhận ra những điểm --
tảng đá, hố trũng --

và như thế chúng tôi biết chúng tôi
ở đâu so với sao chổi.

Và, đương nhiên, đó là vệ tinh đầu tiên
đi bên ngoài quỹ đạo của sao Mộc

với tấm pin mặt trời.

Bây giờ, nghe có vẻ oai
hơn lúc đang thực hiện,

vì công nghệ dùng máy
phát nhiệt chất phóng xạ đồng vị

chưa thịnh hành ở châu Âu vào lúc đó,
nên không có chọn lựa nào khác.

Nhưng pin mặt trời thì quá rộng.

Đó là một chiếc cánh,
và không ai nhỏ con được chọn.

Họ phải như quý vị và tôi đây.

(Tiếng cười)

Chúng tôi có hai cánh này, 65 mét vuông.

Rồi sau đó, đương nhiên,
khi chúng tôi đến sao chổi,

quý vị tưởng tượng xem, 65 mét vuông cánh

khép lại trên một thân máy nóng rực
không phải là một chọn lựa dễ dàng.

Bây giờ, làm sao hạ cánh trên sao chổi?

Chúng tôi phải đến đó để thực
hiện những mục tiêu khoa học của Rosetta

ở rất xa -- bằng bốn lần khoảng cách
từ trái đất đến mặt trời --

và cũng bay với vận tốc cao hơn rất nhiều
so với vận tốc động cơ xăng,

chúng tôi phải chở gấp sáu lần
lượng nhiên liệu của toàn bộ tàu.

Chúng tôi phải làm gì đây?

Bạn dùng chuyến bay thám thính
nhờ lực hấp dẫn và máy phóng,

ở đó bạn bay ngang qua
rất gần một hành tinh ,

khoảng một nghìn mét,

rồi bạn đạt vận tốc của hành tinh này
trên quỹ đạo xung quanh mặt trời.

Chúng tôi bay như thế một lúc.

Bay qua trái đất, sao hỏa,
rồi trái đất 2 lần nữa,

rồi chúng tôi cũng bay đến hai
tiểu hành tinh Lutetia và Steins.

Từ 2011 đến nay, quan sát vùng mặt trời,
để kiểm tra các vấn đề của tàu vũ trụ,

chúng tôi không chữa tàu lần nào nữa,

vậy chúng tôi đi vào mùa ngủ đông.

Mọi thứ chuyển sang dạng ngủ trừ đồng hồ.

Ở đây, bạn thấy đường bay màu trắng,
và đoạn đường nó đã đi qua.

Bạn thấy từ vòng chúng tôi bắt đầu,

đường trắng, bạn thấy nó
ngày càng dài ra theo hình ê líp,

sau cùng, chúng tôi tiếp cận sao chổi

vào tháng 5, 2014, và chúng tôi bắt đầu
thao tác hạ cánh.

Trên quỹ đạo đó, chúng tôi bay qua
trái đất và chụp hình để kiểm tra camera.

Đây là hình trăng nhô lên khỏi trái đất,

và cái này, giờ được gọi "hình tự sướng,"

vào thời điểm đó, từ này
chưa ai dám dùng. (Tiếng cười)

Đó là sao hỏa. Nó được chụp
bởi camera CIVA,

một trong những camera trên tàu đổ bộ,

và nó chỉ hoạt động nhờ tấm pin mặt trời,

bạn thấy sao hỏa còn xa tấm pin mặt trời.

Bây giờ, khi chúng tôi ra khỏi
giấc ngủ đông vào tháng một, 2014,

chúng tôi vượt qua quảng đường

2 triệu km từ sao chổi vào tháng 5.

Tuy nhiên, vận tốc
của phi thuyền quá nhanh.

Chúng tôi đi nhanh hơn sao chổi
2.800 km/h, vậy chúng tôi phải giảm tốc.

Chúng tôi phải điều chỉnh tám lần,

và bạn thấy đây,
một vài điều chỉnh đó rất lớn.

Chúng tôi phải giảm tốc lần đầu
khoảng 100 km/h,

và kéo dài trong 7 giờ,

nó tiêu thụ 218 kilo nhiên liệu,

đó là 7 giờ rất căng thẳng,
vì vào năm 2007,

có một sự rò rỉ trong hệ thống
phản lực của Rosetta,

và chúng tôi đã phải tắt một động cơ,

thế là hệ thống hoạt động với một động cơ

điều đó không được dự kiến
và thử nghiệm trước.

Rồi chúng tôi đến gần sao chổi,
và đã thấy những bức hình đầu tiên.

Chu kỳ quay đúng của
sao chổi là 12 giờ 30 phút,

nó đã tăng tốc,

nhưng bạn sẽ hiểu những gì mà
kỹ sư thiết kế của chúng tôi đã nghĩ,

thật không dễ dàng đáp xuống.

Chúng tôi đã hy vọng gặp
tình huống đơn giản

để đáp xuống dễ dàng.

Nhưng chúng tôi ước: mọi việc trơn tru.

Ôi không. Không được rồi . (Tiếng cười)

Vào thời điểm đó, không thể tránh khỏi :

chúng tôi phải vẽ bản đồ chi tiết
như bạn thấy đây,

vì chúng tôi phải tìm ra khu vực
bằng phẳng có đường kính 500 m.

Tại sao 500 m? Đó là sai lầm
của chúng tôi khi thăm dò để đáp.

Chúng tôi hoàn thiện quá trình và
vẻ bản đồ bề mặt sao chổi.

Chúng tôi đã dùng
kĩ thuật photoclinometry.

Đó là vẽ bóng của vật dưới mặt trời.

Cái bạn thấy đây là một hòn đá
trên bề mặt sao chổi,

dưới ánh sáng mặt trời.

Với cái bóng đó,

chúng tôi có thể xác định một cách
khá chính xác hình dạng của tảng đá.

Bạn có thể lập trình trên máy tính,

bạn có thể mô tả toàn bộ sao chổi
và vẽ bản đồ cho nó.

Để làm điều đó chúng tôi bắt đầu bay theo
những quỹ đạo đặt biệt từ tháng 8.

Trước hết, theo hình tam giác
với độ dài cạnh 100 km

tại khoảng cách 100 km,

chúng tôi xác định
tất cả mọi vật trong 50 km.

Lúc đó, chúng tôi thấy sao chổi
có nhiều góc cạnh,

và chúng tôi dùng kỹ thuật này
để vẽ bản đồ đầy đủ.

Bây giờ, kết quả đó giúp chọn
nơi để đáp xuống.

Chúng tôi phải làm toàn bộ quá trình,
từ việc vẽ bản đồ sao chổi

đến việc tìm ra nơi đáp,
mất hết 60 ngày.

Chúng tôi có 60 ngày thôi.

Để bạn hiểu, xin nói rõ
chương trình sao hỏa

cần hàng trăm nhà khoa học
làm việc với nhau trong nhiều năm

chỉ để kết luận họ sẽ đi đâu.

Chúng tôi đã làm việc đó trong 60 ngày.

Chúng tôi đã chọn được nơi đáp

và các lệnh được chuẩn bị
cho Rosetta phóng Philae.

Theo cách này, Rosetta
cần đến điểm bên phải trong không gian,

và nhắm đến sao chổi,
vì tàu đổ bộ không tự di chuyển.

Tàu đổ bộ được phóng ra
và di chuyển đến sao chổi.

Rosetta phải bay vòng quanh

để camera có thể quay
được Philae hoạt động

và có thể liên lạc với nó.

Bây giờ, toàn bộ
thời gian đáp đã là 7 giờ.

Hãy là một phép tính đơn giản :

nếu vận tốc tĩnh của Rosetta là 1cm/giây,

7 giờ là 25.000 giây.

Có nghĩa là 252 m lệch so với sao chổi.

Vậy chúng tôi cần biết vận tốc của Rosetta

lệch bao nhiêu cm trong một giây,

và vị trí của nó trong không gian
lệch bao nhiêu mét

tại khoảng cách 500 triệu km từ trái đất.

Đó là thành công tuyệt vời.

Xin giới thiệu với các bạn về
ngành khoa học này và những thiết bị.

Tôi sẽ làm bạn chán
với những chi tiết máy quá nhỏ,

nhưng đây là tất cả.

Chúng tôi có thể kiểm khí ga,
có thể đo được phân tử bụi,

những hình dáng, thành phần,

có cả máy đo từ trường, mọi thứ.

Đây là một trong những kết quả
của máy về độ đậm đặc khí ga

tại vị trí của Rosetta,

đó là khí ga sao chổi thải ra.

Hình đồ thị phóng lớn
là vào tháng 9 năm ngoái.

Có thay đổi dài hạn bên
trong hình, và không có gì ngạc nhiên,

nhưng bạn thấy những đỉnh nhọn.

Đó là một ngày sao chổi.

Bạn có thể thấy ảnh hưởng của mặt trời
trên việc bay hơi khí ga

và ảnh hưởng do sự quay của sao chổi.

Vậy có dấu vết rõ ràng về

nguồn gốc của nhiều thứ,

chúng nóng lên ở phía mặt trời,
và nguội đi ở phía kia.

Và chúng ta có thể thấy
sự thay đổi độ đậm đặc khí ga.

Đây là các loại khí ga
và những hỗn hợp hữu cơ

mà chúng tôi đã đo được.

Bạn thấy một danh sách rất ấn tượng,

và còn nhiều nhiều nữa,

vì còn nhiều phép đo khác nữa.

Thật vậy, có một hội thảo
ở Houston đang diễn ra vào lúc này

để trình bày về các kết quả đó.

Chúng tôi đã kiểm tra phân tử bụi.

Bây giờ, các bạn thấy nó
không ấn tượng lắm,

nhưng các nhà khoa học
lúc đó rất phấn khích khi thấy nó.

Hai phân tử bụi :

bên phải là Boris,
và họ đã bắn nó với chất tantalum

để có thể phân tích nó.

Bây giờ, chúng tôi tìm thấy
natri và ma-nhê.

Điều đó cho thấy
có sự tập trung của hai chất này

vào thời điểm hệ mặt trời hình thành,

vậy chúng ta biết được những vật chất

ở thời điểm hành tinh hình thành.

Một trong những phần quan trọng
này là kỹ thuật hình ảnh.

Đây là một trong những camera
của Rosetta, camera OSIRIS,

đây là trang bìa của tạp chí Science

vào ngày 23 tháng 1 năm nay.

Không ai ngờ lại có được hình ảnh thế này.

Đá tảng, đá sỏi -- liệu có gì
còn giống Đỉnh Núi Chẻ tại Yosemite

hơn thế này không.

Chúng tôi cũng thấy những thứ giống

đụn cát, bên phải giống như
bóng gợn sóng cát.

Ta đã biết các hình thể này trên sao hỏa,
nhưng sao chổi không có khí quyển,

vậy thật khó để tạo ra được sóng cát.

Có thể do khí thải ra từ các vùng cục bộ,

chúng bốc lên và thổi trở lại.

Chúng tôi không chắc,
vậy phải tìm hiểu thêm về hiện tượng này.

Ở đây, bạn thấy hình này hai lần.

Bên phía trái, bạn thấy một cái hố ở giữa.

Hình bên phải, nếu nhìn kỹ,

bạn sẽ thấy 3 tia nhỏ từ đáy hố.

Đó là hoạt động của sao chổi.

Chúng ta thấy ở đáy các hố
là các vùng hoạt động,

ở đó các vật chất bốc hơi lên.

Có một khe nứt nhỏ ở cổ sao chổi.

Bạn thấy nó ở hình phải,

dài một kilomet, và rộng hai mét rưỡi.

Vài người đoán là,

khi chúng tôi đến gần mặt trời,

sao chổi sẽ bị gãy ra làm hai,

và chúng tôi tự hỏi :

chúng tôi sẽ chọn phần nào để nghiên cứu?

Trở lại tàu đổ bộ -- với nhiều thiết bị,

phần lớn giống như những dụng cụ
để đục và khoan đất.

Nhưng cũng như Rosetta,
và vì bạn muốn so sánh

cái bạn thấy trong không gian
với cái bạn thấy trên sao chổi.

Đây được gọi là thăm dò địa chất.

Có những hình ảnh về đổ bộ

được chụp bởi camera OSIRIS.

Bạn thấy tàu đổ bộ đi xa dần Rosetta.

Ở phía trên, bên phải , bạn thấy một hình
chụp cách tàu đổ bộ 60 m,

60 mét bên trên mặt của sao chổi.

Tảng đá khoảng 10m.

Đây là hình cuối cùng mà chúng tôi chụp
trước khi chúng tôi đáp xuống sao chổi.

Hãy xem lại toàn bộ các hình lần nữa,
nhưng với góc nhìn khác,

và bạn thấy ba hình phóng lớn
từ dưới bên trái đến giữa

của hành trình tàu đổ bộ
trên bề mặt sao chổi.

Ở trên cao, có một hình
trước và một hình sau đổ bộ.

Vấn đề với hình sau là
không thấy tàu đổ bộ.

Nhưng nếu nhìn kỹ bên trái của hình,

chúng ta thấy tàu đổ bộ vẫn còn đó,
nhưng nó bị tung lên cao.

Rồi nó rơi trở lại.

Bây giờ, trên một ghi chép về sao chổi

đây là Rosetta được thiết kế
có tàu đổ bộ chịu xốc.

Tàu này bị loại bỏ vì quá đắt.

Chúng tôi quên rồi, nó
còn nhớ đã bị loại đấy.

(Tiếng cười)

Khi bị tung lên lần đầu,
trong máy đo từ trường,

bạn thấy dữ liệu từ chúng,
từ ba trục x,y và z.

Ở giữa, bạn thấy một đường đỏ.

Tại đường đỏ này, có một thay đổi.

Điều xảy ra là trong khi
bị tung lên lần đầu,

ở đâu đó, một chân của tàu đổ bộ
va đập vào bờ của một miệng hố,

và vận tốc quay của tàu đổ bộ thay đổi.

Chúng tôi khá may mắn

vì đang ở ngay đó.

Đây là một trong
những ảnh đại diện của Rosetta.

Đối tượng là sản phẩm nhân tạo,
một chân của tàu đổ bộ,

đang đứng trên một sao chổi.

Theo tôi, đây là một trong những
hình vũ trụ đẹp nhất mà tôi từng thấy.

(Vỗ tay)

Một trong những thứ mà tôi vẫn
phải làm là tìm ra tàu đổ bộ.

Vùng xanh ở đây là nơi
chúng tôi nghĩ nó phải ở đó.

Chúng tôi chưa thể tìm ra nó,
nhưng cuộc tìm kiếm vẫn tiếp tục,

như là những cố gắng để
khởi động lại tàu đổ bộ.

Chúng tôi lắng nghe mỗi ngày,

và chúng tôi hy vọng từ bây giờ
đến tháng 4,

tàu đổ bộ sẽ tỉnh lại.

Kết quả chúng tôi
tìm thấy trên sao chổi là

thứ có thể trôi nổi trong nước.

Độ đậm đặc của nó bằng một nửa của nước.

Nó giống một hòn đá
rất lớn, nhưng không phải.

Sự tăng hoạt động của sao chổi được
quan sát trong tháng 6, 7 và 8 năm ngoái

đã tăng gấp bốn.

Lúc đó, chúng tôi gần mặt trời,

sẽ có 100 kilo mỗi giây
bốc hơi khỏi sao chổi:

khí ga, bụi, và những thứ khác.

Tức là 100 triệu kg mỗi ngày.

Cuối cùng là ngày trở về trái đất.

Tôi không bao giờ quên -- sự lên cơn
cực độ với 250 nhóm truyền hình Đức.

BBC đang phỏng vấn tôi,

và một nhóm truyền hình khác
liên tục theo tôi

đang quay phim cuộc phỏng vấn,

và nhóm này cứ tiếp tục theo
đến cuối ngày.

Nhóm Discovery Channel

gọi cho tôi khi tôi
đang rời phòng điều khiển,

và họ đã hỏi thăm tôi,

và tôi đã rơi nước mắt,
tôi còn nhớ cảm giác này.

Trong bốn tháng rưỡi,

tôi không thể nghĩ đến
ngày về mà không có nước mắt,

và tôi vẫn giữ mãi cảm xúc này.

Với hình ảnh của sao chổi,
tôi xin chào tạm biệt.

Cám ơn.

(Vỗ tay)