Tiến sĩ Garry Hunt kể chuyện hai tàu Voyager: 50 năm bay xa và bài học về độ tin cậy

Hai tàu thăm dò Voyager đã rời Trái Đất gần nửa thế kỷ và đến nay vẫn đang hoạt động, gửi về những tín hiệu yếu ớt từ rìa hệ Mặt Trời. Nhân dịp Voyager 1 sắp đạt mốc một ngày ánh sáng tính từ Trái Đất, Tiến sĩ Garry Hunt — thành viên nhóm thiết bị chụp ảnh của sứ mệnh — đã trò chuyện với podcast The Kettle của The Register về hành trình đáng kinh ngạc này.

Tiến sĩ Garry Hunt và câu chuyện sứ mệnh Voyager

Trong cuộc trò chuyện, ông chia sẻ về vai trò của mình trong nhóm tám nhà khoa học được NASA chọn từ gần một nghìn hồ sơ đề cử, về tương lai của sứ mệnh và về tình trạng tài trợ khoa học hiện nay ở Anh và Mỹ.

Cơ hội chỉ đến 176 năm một lần

Tiến sĩ Hunt giải thích bối cảnh ra đời của sứ mệnh: cứ khoảng 176 năm một lần, các hành tinh lớn gồm Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương lại xếp gần như thẳng hàng. Cách sắp xếp hiếm hoi này cho phép tàu vũ trụ bay qua cả bốn hành tinh với ít nhiên liệu nhất và thời gian ngắn nhất.

"Với các hành tinh xếp thẳng hàng, chúng tôi có thể đến đó theo cách nhanh nhất, cần ít nhiên liệu hơn, và đó là cách tốt nhất để thực hiện. Vì vậy cơ hội đến, và NASA tài trợ một sứ mệnh phóng hai tàu vũ trụ vào thời điểm độc nhất này, năm 1977."

Theo ông, vào cuối thập niên 1960 và 1970, các hành tinh lớn vẫn là thế giới chưa được khám phá và được xem là chìa khóa để hiểu nguồn gốc hệ Mặt Trời, thậm chí là nguồn gốc sự sống. NASA không chỉ cần nhà thiên văn mà muốn một nhóm liên ngành làm khoa học thực sự: vật lý, hóa học và toàn bộ quá trình vận hành của các hành tinh.

Từ bàn giấy đến Sao Mộc trong 10 ngày phóng tàu

Tiến sĩ Hunt cho biết ông nhận thông báo được chọn vào tháng 12/1972, họp sứ mệnh lần đầu vào tháng 2/1973, và chỉ có đến mùa hè 1977 để đưa tàu lên đường. Cửa sổ phóng chỉ kéo dài vỏn vẹn 10 ngày — một bài toán chính xác và trách nhiệm lớn.

Nhóm chụp ảnh mà ông tham gia gồm những tên tuổi như Carl Sagan, Vern Suomi, Brad Smith và nhiều người khác. Họ phải thiết kế hệ thống camera, tham gia xây dựng phương án quỹ đạo và hiểu rõ cả rủi ro lẫn phần thưởng của sứ mệnh.

Khi đó, tàu vũ trụ chưa từng đi qua vành đai tiểu hành tinh, nên câu hỏi đầu tiên là liệu nó có sống sót qua chặng đường ấy hay không. Tài trợ cũng eo hẹp dưới thời Tổng thống Nixon, chỉ đủ cho chặng Sao Mộc và Sao Thổ.

Vì sao Voyager bền bỉ đến vậy?

Theo Tiến sĩ Hunt, thành công này trước hết thuộc về các kỹ sư xuất sắc của Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL). Tàu được xây dựng trên nền tảng các tàu Mariner trước đó, với yêu cầu hàng đầu là độ tin cậy, vì không ai biết hành trình sẽ kéo dài bao lâu.

Điều đáng kinh ngạc là nhiều thiết bị trên tàu có nguồn gốc từ giữa thập niên 1960.

"Ở đây, 50 năm sau khi phóng, chúng ta đang bay một con tàu với thiết bị vốn đã 10 năm tuổi vào thời điểm nó lên đường."

Ngoài độ tin cậy, tàu còn được thiết kế với dự phòng dư thừa, kèm kế hoạch cực kỳ cẩn thận, bởi khi con tàu đang lao đi với tốc độ khoảng 30.000 dặm/giờ thì không thể ra ngoài sửa chữa.

Khi tín hiệu yếu dần và giới hạn của 2035

Tàu Voyager dùng máy phát nhiệt đồng vị phóng xạ (RTG), chạy bằng plutonium phân rã. Theo vật lý phổ thông, cường độ tín hiệu giảm theo bình phương khoảng cách, nên tín hiệu ngày càng yếu trong khi công suất trên tàu mất đi vài watt mỗi năm.

Mạng lưới Không gian Sâu (Deep Space Network) với các trạm Goldstone, Madrid và Canberra đóng vai trò then chốt trong việc thu tín hiệu. Tiến sĩ Hunt dự đoán khoảng năm 2035 tín hiệu sẽ yếu đến mức không thiết bị nào trên Trái Đất bắt được nữa.

Ông cũng lo ngại rằng sau dịp kỷ niệm 50 năm vào mùa hè năm sau, các nhà chính trị có thể cho rằng sứ mệnh đã đủ dài và cắt tài trợ — trong bối cảnh ngân sách khoa học bị cắt giảm liên tục.

Một ngày ánh sáng và bài toán vận hành

Hiện Voyager 1 đang tiến tới mốc cách Trái Đất một ngày ánh sáng. Điều đó có nghĩa một lệnh gửi đi phải mất khoảng 24 giờ mới tới tàu, và thêm 24 giờ nữa để nhận phản hồi.

"Hãy tưởng tượng vận hành theo cách đó. Đây là một yếu tố rất đáng kể. Đây là vật thể xa nhất mà chúng ta từng ghi nhận được."

Voyager 2 sẽ đạt mốc này muộn hơn, khoảng năm 2030, do đi theo quỹ đạo khác. Theo giờ Vương quốc Anh, thời điểm Voyager 1 đạt một ngày ánh sáng là 10 giờ 06 phút ngày 18/11.

Sự cố thực tế đã xảy ra: có lần tàu không phản hồi tín hiệu, và nhóm vận hành phát hiện ăng-ten bị chệch hướng, sau đó tìm cách xoay lại. Một vấn đề khác liên quan đến toàn bộ mã nguồn của máy tính trên tàu, vốn được viết bằng hợp ngữ và lưu trên giấy. JPL phải mời một kỹ sư đã nghỉ hưu trở lại để xử lý.

Những hình ảnh và khám phá để đời

Với Tiến sĩ Hunt, bức ảnh vĩ đại nhất là "Pale Blue Dot" (Chấm Xanh Nhạt) — khi tàu ở gần quỹ đạo Sao Hải Vương, quay lại nhìn hệ hành tinh và chỉ thấy một chấm nhỏ xíu chính là Trái Đất.

"Chúng ta thật nhỏ bé, chỉ là một chấm giữa các vì sao."

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện Sao Mộc có vành đai, núi lửa trên Io, cấu trúc vành đai Sao Thổ, từ trường lệch tâm kỳ lạ của Sao Thiên Vương, mặt trăng Miranda với những vách đá cao, rồi đến hệ thời tiết của Sao Hải Vương với gió nhanh nhất hệ Mặt Trời và mạch phun nitơ hoạt động trên một mặt trăng của nó.

Hiện kho dữ liệu gồm khoảng 80.000 bức ảnh vẫn tiếp tục được khai thác, và các nhà khoa học nghiệp dư có thể tự xử lý, phân tích dữ liệu — điều mà trước đây chỉ thực hiện được bằng thiết bị chuyên dụng.

Camera của tàu đã được tắt từ lâu và không thể bật lại. Theo Tiến sĩ Hunt, chúng thậm chí không thể chụp nổi một bức selfie.

Khoa học giữa kỷ nguyên thương mại hóa

Ông nhận định thế giới thương mại đã thay đổi cuộc chơi: từ khám phá chuyển sang khai thác. Nhà đầu tư muốn lợi nhuận nhanh và kỳ vọng chắc chắn, nên khó có ai rót tiền cho sứ mệnh phải chờ 50 năm mới thu hồi vốn.

Sứ mệnh Voyager từng tiêu tốn khoảng 800 triệu USD, tương đương khoảng 8 cent mỗi người Mỹ mỗi năm. Tiến sĩ Hunt nhấn mạnh trách nhiệm chia sẻ kết quả với người nộp thuế, điều mà nhóm đã làm qua các buổi họp báo và phỏng vấn truyền hình hằng ngày.

"Chúng tôi đã đi từ khám phá sang khai thác."

Ông lưu ý thêm: hơn 40 năm qua chưa có tàu nào quay lại Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Kính viễn vọng James Webb mang lại góc nhìn mới nhưng không đủ thay thế các sứ mệnh tại chỗ. Trung Quốc đã công khai kế hoạch đến Sao Thiên Vương.

Lời khuyên cho thế hệ tiếp theo

Với người muốn theo nghiệp khoa học vũ trụ, Tiến sĩ Hunt nhấn mạnh ba nền tảng: toán học, khoa học máy tính và vật lý. Ông cũng cho rằng cấu trúc đại học cần thay đổi: giáo dục theo các "ống" riêng lẻ không còn phù hợp với công việc liên ngành, và các trường như MIT hay Đại học Bang Arizona đã bắt đầu tái cấu trúc bằng AI.

Ông kết luận bằng một cảnh báo: khi con người ngừng tò mò và để mất cơ hội khám phá, đó là điều đi ngược lại chính cách loài người tiến bộ.