{Tin mới} Các nhà thiên văn dự định đặt kính thiên văn trên Mặt Trăng

Bề mặt Mặt Trăng mang lại lợi thế cho thiên văn học bằng tia hồng ngoại và vô tuyến, bất chấp những thách thức.

Trong nhiều thập kỷ, ngay cả trước khi kính thiên văn Hubble mang tính biểu tượng cất cánh, các nhà thiên văn đã phóng tàu vũ trụ lên quỹ đạo với hy vọng tránh được các hiệu ứng khí quyển làm mờ hình ảnh do kính thiên văn chụp trên Trái đất. Nhưng để bắt được tín hiệu rõ ràng một số vật thể trong vũ trụ, ngay cả khi những quỹ đạo đó không đủ cao.

Một nhóm các nhà thiên văn hiện đang chế tạo, lắp ráp và đặt kính thiên văn trên Mặt Trăng. Trong  một loạt các bài báo mới được xuất bản, họ cho rằng những gì xung quanh Mặt Trăng, đặc biệt là phía xa của nó, là một nơi lý tưởng cho việc đặt kính thiên văn trong phạm vi vô tuyến và hồng ngoại. Những kính thiên văn này có thể khám phá và nghiên cứu các hành tinh có tiềm năng với sự sống bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Đồng thời, giúp khám phá những kiến thức ít được tìm hiểu của vũ trụ trẻ từ khoảng một triệu năm sau Vụ nổ lớn, khi những ngôi sao đầu tiên hình thành.

“Đây là thời điểm để bắt đầu thảo luận về các dự án trên Mặt trăng. Joseph Silk, nhà vật lý thiên văn của Đại học Oxford, tác giả của nhiều bài báo cho hay: “ Việc quay trở lại Mặt Trăng thu hút rất lớn sự quan tâm từ quốc tế và chúng tôi muốn đảm bảo rằng khoa học được ưu tiên hàng đầu.

Các nhà thiên văn đã chế tạo kính thiên văn vô tuyến vô cùng nhạy bén trên Trái đất, như Mảng tần số thấp (LOFAR) ở châu Âu, nhưng chúng có giới hạn. Jack Burns, một nhà thiên văn học tại Đại học Colorado và là giám đốc của Mạng lưới Khám phá và Khoa học Không gian cho biết, tầng trên của Trái Đất chặn các tín hiệu vô tuyến ngắn hơn 10 megahertz, hạn chế những gì kính thiên văn có thể nhìn thấy. 

Hơn nữa, nhiễu từ các tín hiệu vô tuyến mà mọi người sử dụng để liên lạc, bao gồm điện thoại di động, Wi-Fi và vệ tinh. Chúng ngày càng có thể át đi các tín hiệu từ vũ trụ khi những công nghệ này ngày càng phổ biến. Kính viễn vọng không gian có thể cung cấp những cải tiến lớn, nhưng ngay cả khi họ đang quay quanh hàng trăm dặm, họ không thể thoát khỏi tất cả. Burns cho biết: “Phía xa của Mặt trăng là nơi duy nhất trong hệ mặt trời mà bên trong thực sự yên tĩnh về mặt vô tuyến điện.

“Tôi đã dành hai năm kinh nghiệm của mình. Jake Turner, một nhà thiên văn học của Đại học Cornell, người làm việc với LOFAR và các kính thiên văn khác trên mặt đất, cho biết đang phát triển các kỹ thuật để loại bỏ nhiễu. Turner và đồng nghiệp của ông đang sử dụng thiên văn học vô tuyến để cố gắng phát hiện các tín hiệu vô tuyến mà một số hành tinh có từ trường phát ra.

Turner cho biết, chỉ một số hành tinh có từ trường, tùy thuộc vào cấu trúc bên trong của hành tinh và sự hiện diện hay vắng mặt của chúng có thể là yếu tố chính quyết định liệu sự sống có thể phát triển ở đó hay không. Nhiều hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta cho đến nay đã phát hiện ra những ngôi sao lùn đỏ có quỹ đạo gần, chúng thường phun ra những đốm màu khổng lồ của các hạt tích điện có thể làm xói mòn bầu khí quyển bảo vệ hành tinh và gây hại cho các dạng sống trên bề mặt. Từ trường sẽ giúp làm chệch hướng các cơn bão sao như vậy và bảo vệ bầu khí quyển của hành tinh khỏi bị tước bỏ.

Turner đã tìm ra cách phát hiện từ trường của các hành tinh tương đối lớn, nhưng các hành tinh nhỏ hơn, có kích thước bằng Trái đất, có thể tồn tại sự sống, không may lại phát ra sóng vô tuyến quá yếu với tần số quá ngắn để có thể nhìn thấy qua tiếng ồn trong không khí. Tuy nhiên, một kính thiên văn được đặt ở phía xa của Mặt trăng sẽ tận dụng lợi thế của chính Mặt trăng, điều này sẽ bảo vệ kính thiên văn khỏi hầu hết các nhiễu sóng vô tuyến từ Trái Đất.

Đó là ý tưởng đằng sau một nhiệm vụ được đề xuất có tên FARSIDE mà Burns đang dẫn đầu. Kế hoạch là cho một robot thám hiểm Mặt Trăng thiết lập một loạt các ăng-ten có thể quét toàn bộ bầu trời trên một dải tần số vô tuyến thấp. Các mục tiêu chính của nó sẽ bao gồm xác định các hành tinh thân thiện với sự sống thông qua từ trường của chúng cũng như theo dõi các hạt năng lượng do các ngôi sao chủ giải phóng. Nếu NASA tiếp tục dự án, việc xây dựng kính thiên văn có thể bắt đầu vào cuối những năm 2020 và được triển khai ngay sau đó.

FARSIDE sẽ nhỏ và không phức tạp, không giống như những chiếc đĩa khổng lồ rộng nửa km mà các nhà thiên văn đã chế tạo trên Trái đất. Nhưng Silk và các đồng nghiệp của ông cho rằng, một ngày nào đó các phi hành gia có thể lắp ráp một kính viễn vọng hồng ngoại lớn trên Mặt Trăng. Kính thiên văn hồng ngoại phải được giữ đủ mát để nhiệt hồng ngoại của chúng không ảnh hưởng đến hoạt động của chúng và điều này có thể được thực hiện bằng cách định vị nó ở một vị trí bị che khuất vĩnh viễn, như trong miệng núi lửa gần cực nam của Mặt Trăng. Một kính thiên văn như vậy có thể được sử dụng để phát hiện các hành tinh mờ hơn, thậm chí theo dõi thời tiết và mùa của chúng.

“Khi nói đến việc xây dựng các kính thiên văn Mặt Trăng lớn như vậy, các thiết bị và cấu trúc may mắn không bị ảnh hưởng bởi gió như chúng ở Trái đất và lực hấp dẫn nhỏ hơn trên Mặt trăng cũng sẽ có lợi thế”, Silk nói.

Ngay cả khi chúng ta không thể nhìn thấy phía xa của Mặt Trăng so với Trái Đất, các nhà thiên văn học cũng không hiểu nó trông như thế nào: Tàu quỹ đạo do thám Mặt Trăng của NASA và các tàu vũ trụ khác định kỳ vạch ra địa hình, giúp nó có điểm phạm vi tốt nhất cho kính thiên văn. Sau khi các nhà thiên văn học chọn được một địa điểm hạ cánh lý tưởng, họ có thể tìm ra cách vận chuyển tất cả các thiết bị cần thiết, những thiết bị được nằm gọn trong tên lửa. Một robot hoặc các phi hành gia sẽ phải lắp ráp kính thiên văn, một khi thiết bị này hoạt động, nó sẽ cần một vệ tinh để truyền dữ liệu cho các nhà khoa học trên Trái đất.

Còn những thử thách khác để biến Mặt Trăng của chúng ta thành nơi đặt kính thiên văn. “Mặt trăng có bụi, vì vậy đó là một môi trường bẩn, bạn phải giảm thiểu điều đó. Mặt Trăng cũng có một số hoạt động địa chấn, phần lớn là do tác động từ các thiên thạch nhỏ ”, Marc Postman – một nhà thiên văn học tại Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian cho biết. Ông cũng cho rằng có lợi ích khi ở trên Mặt trăng và nếu một kính viễn vọng ở gần căn cứ Mặt trăng, các robot hoặc phi hành gia có thể sửa chữa hoặc nâng cấp nó khi cần thiết.

Martin Elvis, một nhà vật lý thiên văn Harvard, người đã viết bài báo khác trong loạt bài này, lại nêu ra một vấn đề khác. Mặt Trăng có thể có diện tích bề mặt bằng châu Phi, nhưng những khu vực chính hấp dẫn các nhà thiên văn học, phi hành gia và những người khai phá Mặt trăng – như Đỉnh Ánh sáng vĩnh cửu ở cực nam lại khá nhỏ. Mặc dù nơi này không mang ý nghĩa văn hóa như Mauna Kea của Hawaii, nhưng nó có thể trở nên đông đúc tương tự như vậy. Ông nói: “Sẽ có những tranh chấp xảy ra sớm hơn bạn nghĩ”.

Các nhà thiên văn học như Burns và nhóm cộng sự của ông hy vọng sẽ vượt qua một số thách thức về đạo đức và hậu cần bằng cách làm việc và san sẻ chi phí với chương trình Artemis của NASA, chương trình đang lên kế hoạch cho các sứ mệnh đưa tàu đổ bộ, tàu lặn và cuối cùng là con người lên Mặt Trăng. Nửa thế kỷ sau khi các phi hành gia lần đầu tiên thực hiện các dấu ấn trên Mặt Trăng, thế hệ mới sau này có thể dựng trại ở đó, mang theo hành trang của họ.

Tham khảo thêm các bài viết về thiên văn học cực hấp dẫn tại mezoom.net