Zenith: Đài thiên văn trực tuyến giúp bạn nhìn thấy Trái Đất đang quay

Zenith là một dự án kỹ thuật thú vị mang đến trải nghiệm quan sát bầu trời theo thời gian thực ngay trên trình duyệt của bạn. Đây không phải là một video tua nhanh (time-lapse), mà là một mô phỏng trực tiếp chuyển động của các vì sao do sự quay của Trái Đất.

Mô phỏng chuyển động bầu trời

Khái niệm về Khung nhìn cố định

Mục tiêu chính của Zenith là phóng to bầu trời đủ lớn để bạn có thể thấy rõ sự chuyển động của Trái Đất. Cụ thể, tác giả đã thiết lập trường nhìn (Field of View) sao cho một ngôi sao di chuyển qua chiều rộng của màn hình trong vòng 30 giây.

Để đạt được điều này, mức phóng đại khoảng 180 lần được áp dụng. Trường nhìn này tương đương với một mảng bầu trời có kích thước bằng một hạt gạo được giơ ra ở khoảng cách bằng một cánh tay. Khi phóng to sâu như vậy, chuyển động vốn chậm chạp của các vì sao trở nên rõ rệt và nhanh chóng, giúp người quan sát cảm nhận được tốc độ quay của hành tinh chúng ta.

Công nghệ và Kiến trúc "Local-first"

Điểm nổi bật về mặt kỹ thuật của Zenith là kiến trúc "local-first" (ưu tiên xử lý cục bộ). Toàn bộ ứng dụng được viết bằng JavaScript và chạy hoàn toàn ở phía client (trên trình duyệt của người dùng), không có bất kỳ thành phần máy chủ (server) nào. Điều này giúp giảm thiểu tải cho hệ thống và tăng tốc độ phản hồi.

Dự án tận dụng thư viện Leaflet.js – một thư viện thường dùng để tạo bản đồ tương tác trên Trái Đất – để xử lý bản đồ thiên văn. Mặc dù bầu trời là một hình cầu và chuyển động là xoay vòng, nhưng ở mức phóng to cực đại này, Leaflet có thể xử lý các ô ảnh (tiles) như các hình chữ nhật và chuyển động tuyến tính một cách hiệu quả.

Dữ liệu và Nguồn ảnh

Zenith sử dụng dữ liệu thực tế từ các nguồn uy tín hàng đầu trong lĩnh vực thiên văn học:

• Hình ảnh: Sử dụng bộ dữ liệu từ kính viễn vọng Pan-STARRS tại Hawaii (thu thập từ 2010-2014). Các ảnh này được lưu trữ tại kho lưu trữ MAST của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI). Thiết bị của người dùng sẽ kết nối trực tiếp với STScI để tải ảnh mà không qua máy chủ trung gian của dự án.

Space Telescope Science Institute

• Tên thiên thể: Thông tin về các ngôi sao và thiên thể được lấy từ cơ sở dữ liệu SIMBAD. Ở mức phóng to sâu này, việc tìm thấy một tinh vân nổi tiếng như Tinh vân Đầu Ngựa (Horsehead Nebula) là vô cùng hiếm hoi, giống như trúng xổ số vậy.

Xử lý hình ảnh và Thách thức

Các ảnh thô từ Pan-STARRS không sẵn sàng để trình bày ngay lập tức. Zenith phải thực hiện quy trình xử lý ảnh gồm hai bước chính:

1. Loại bỏ viền trắng: Một số ô ảnh bị thiếu dữ liệu và có viền trắng, cần được cắt bỏ hoặc xử lý.
2. Bộ lọc nhiễu: Sử dụng hàm ngưỡng (threshold function) với các thiết lập rất mạnh mẽ để làm sạch ảnh.

So sánh ảnh trước và sau khi xử lý

Tuy nhiên, dự án vẫn đang đối mặt với một bài toán chưa giải quyết triệt để: vấn đề quá sáng (oversaturation). Các cảm biến của kính viễn vọng thường bị quá tải khi chụp các ngôi sao có độ sáng trung bình, tạo ra các đốm màu xanh lá hoặc biến dạng màu sắc. Các thuật toán hiện tại cố gắng xử lý các điểm ảnh đơn sắc này nhưng vẫn chưa hoàn hảo, đôi khi làm mất màu của các ngôi sao đỏ nhỏ.

Quyền riêng tư và Trải nghiệm người dùng

Khi truy cập Zenith, trang web sẽ yêu cầu quyền truy cập vị trí của bạn để hiển thị bầu trời chính xác tại địa điểm đó. Tuy nhiên, thông tin này không bao giờ rời khỏi máy tính của bạn. Nếu bạn từ chối, ứng dụng sẽ mặc định hiển thị bầu trời phía trên Stonehenge.

Dự án cũng gợi ý một ý tưởng cài đặt thú vị: sử dụng Zenith để chiếu lên trần nhà, biến căn phòng của bạn thành một đài thiên văn thu nhỏ, nơi bạn có thể nằm ngắm nhìn Trái Đất đang quay qua màn hình kỹ thuật số.