Văn thuyết minh - Hành trình lên sao thổ

Vài tuần nữa, trạm thăm dò Cassini sau hành trình 7 năm sẽ đi vào quỹ đạo của Sao Thổ, một trong những hành tinh lớn của hệ mặt trời. Trong thời gian 4 năm tiếp theo, các nhà bác học Mĩ và châu Âu sẽ dựa trên các dữ liệu do trạm thăm dò này thu thập được để cố gắng giải thích một số hiện tượng, chẳng hạn như tại sao Sao Thổ lại tỏa nhiều nhiệt lượng vào vũ trụ, nhiều hơn số lượng nó nhận được từ mặt trời? Tại sao mặt trời Phoebe của nó lại quay theo chiều ngược so với 30 mặt trăng còn lại?

Về khối lượng và kích thước, Sao Thổ đứng thứ hai trong hệ mặt trời, sau Sao Mộc. Nó ở cách mặt trời 1,4 tỉ km, đây là khoảng cách lớn gần 10 lần so với khoảng cách từ trái đất đến mặt trời. Sao Thổ cùng với Sao Mộc, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương nằm trong nhóm các hành tinh khổng lồ gồm toàn chất khí. Bầu khí quyển của Sao Thổ chủ yếu chứa khí hêli và hiđrô. Đặc trưng rõ nét của Sao Thổ là vành xuyến của nó. Đó là một “chiếc đĩa” bụi khổng lồ quay trong mặt phẳng xích đạo của hành tinh. Mặc dù “chiếc đĩa” này trải rộng trên ủioảng 140 ngàn kilômét tính từ mép trên của bầu khí quyển, nhưng nó chỉ có bề dày vẻn vẹn vài kilômét. Từ trái đất nếu có ong nhòm tot cũng có thể nhìn thấy vành xuyến này.

Trong lịch sử khám phá vũ trụ, chỉ có 3 trạm thăm dò là có nhiệm vụ “để mắt” tới Sao Thổ, đó là Pioneer 11 vào năm 1979, Voyager 1 vào năm 1980 và Voyager 2 vào năm 1981. Sau gần 20 năm “đứt đoạn”, trạm thăm dò Cassini được phóng về phía Sao Thổ. Đây là trạm thăm dò đầu tiên đi vào quỹ đạo Sao Thổ và ở trên đó trong thời gian vài ba năm. Dự tính ngày 18/5 sẽ là thời điểm để Cassini chính thức đi vào quỹ đạo Sao Thổ bởi theo tính toán khi đó lực hút của Sao Thổ lên trạm thăm dò sẽ lớn hơn lực hút của mặt trời. Mở đầu chuyên viếng thăm, trạm Cassini sẽ tiến hành chụp ảnh vệ tinh Tytan của Sao Thổ. Khí quyển của Tytan bao gồm chủ yếu là nitơ, metan và etan. Bề dày khí quyển Tytan khoảng 600 kilomét.

Sau khi kết thúc việc chụp ảnh Tytan, ống kính camera của trạm thăm dò lại hướng về vệ tinh Phoebe bí ẩn. Vật thể vũ trụ này có đường kính 220 km, quay Sao Thổ theo chiều ngược với 30 vệ tinh còn lại. Nó rất tối, thậm chí có thể nói là rất đen. Các nhà bác học nghi ngờ rằng đây có thể là vật thể bay đến từ dải Cuper - bãi rác đá kéo dài trên vùng biên Thái Dương hệ. Nếu như Phoebe đúng là từ dải Cuper bay đến thì lần đầu tiên trong lịch sử thăm dò vũ trụ, chúng ta có dịp chiêm ngưỡng một vật thể từ góc khuất xa xôi của vũ trụ. Phoebe được chụp ảnh từ khoảng cách 2000 km, đây là khoảng cách không lớn trong tỉ lệ vũ trụ. Trước đây, trạm Voyager 2 cũng đã chụp ảnh vệ tinh này ở khoảng cách 2,2 triệu km vào năm 1981.

Sau khi chụp ảnh vệ tinh Phoebe, trạm Cassini sẽ chuẩn bị đi vào quỹ đạo Sao Tho, đây sẽ là giai đoạn khó khăn nhất trong toàn bộ cuộc hành trình. Nếu quá trình hãm diễn ra suôn sẻ, Cassini sẽ bắt đầu công việc của mình quanh Sao Thổ, với thời gian ít nhất là 4 năm. Trong thời gian 4 năm đó, nó sẽ thăm dò, chụp ảnh và quét sóng radio đối với hành tinh khổng lồ này.

Tất nhiên đối tượng nghiên cứu quan trọng nhất của Cassini sẽ là vành xuyến Sao Thổ. Thời gian bay của Cassini được chọn sao cho các vật thể đóng băng xung quanh Sao Thổ được quan sát khi mặt trời chiếu vao chúng nhiều nhất. Cho đến nay người ta vẫn chưa rõ chúng được tạo thành như thế nào và cấu tạo từ những chất gì. Trong thực tế các nhà bác học đã biết được rằng đó là những tảng băng có kích thước khác nhau, từ kích thước hạt đỗ cho đến kích thước tòa nhà cao tầng. Tuy nhiên họ chưa giải thích được do đâu những vành xuyến đơn lẻ (trong vành xuyến lớn) lại có màu sắc khác nhau.

Ngoài vành xuyến, trạm thăm dò Cassini sẽ khám phá bên trong của Sao Thổ bằng sóng radar, qua đó xác định thành phần các chất hóa học tồn tại trên hành tinh. Rất có thể chúng ta sẽ trả lời được câu hỏi, tại sao Sao Thổ lại phóng vào vũ trụ một lượng năng lượng lớn gần gấp 2 lần lượng năng lượng mà nó nhận được từ mặt trời.

Các nhà bác học đều tin rằng vệ tinh Tytan của Sao Thổ giống như trái đất xưa kia, khi chưa có ôxi trong khí quyển. So với hành tinh của chúng ta, chỉ có một phần trăm lượng ánh sáng mặt trời tới được Tytan, cho nên bề mặt của vệ tinh này là rất lạnh. Nhiệt độ thường thường là âm 180 độ c (-180 độ C). Do vậy trên Tytan không diễn ra nhiều phản ứng hóa học và các nhà bác học hi vọng rằng khi quan sát Tytan họ có the hình dung được hình ảnh trái đất khi cuộc sống chưa xuất hiện. Các thông số chi tiết sẽ được gửi về trái đất vào tháng 12 năm nay, khi trạm Cassini tung trạm đổ bộ Huygens xuống bề mặt Tytan. Với vận tốc 6 km/ s, trạm đổ bộ Huygens đi vào khí quyển Tytan và bị đốt nóng lên tới 1700 độ c trong vòng 1 phút (Tất nhiên vỏ ngoài của nó là vật liệu chịu nhiệt làm từ sợi các-bon). Tại độ cao 170 kilômét, trạm bật dù hãm và bắt đầu cuộc hành trình kéo dài 2 giờ rưỡi xuống bề mặt vệ tinh. Trạm sẽ lấy mâu khí quyển của Tytan, đo tốc độ gió và ghi âm mọi tiếng động của Tytan. Tất nhiên là trạm Huygens cũng sẽ chụp ảnh vẹ tinh và gửi về trái đất thông qua trạm thăm dò Cassini. Cuối cùng trạm dổ bộ Huygens hoặc va vào bề mặt rắn của vệ tinh, hoặc rơi xuống biển. Ác quy còn đủ điện cung cấp cho trạm trong khoảng 30 phút tiếp theo, sau đo trạm Huygens sẽ im lặng mãi mãi.

Có thể nói rằng Sao Thổ với hệ thống vệ tinh của mình giống như hệ mặt trời thu nhỏ. Ớ đó có Tytan - một dạng trái đất non trẻ, có vật thể từ dải Cuper xa xôi, có một số mặt trăng với thành phần và cấu trúc địa chất khác nhau. Bởi vậy không có gì ngạc nhiên khi các nhà khoa học quyết định phóng lên Sao Thô trạm thăm dò lớn nhất và đắt tiền nhất từ trước tới nay trong lịch sử khám phá vũ trụ.