Toan tính của người Mỹ khi chuẩn bị phóng một ngôi sao nhân tạo lên trời

Ngôi sao nhân tạo này sẽ cho phép các nhà khoa học hiệu chuẩn kính viễn vọng và cải thiện các phép đo độ sáng của sao, từ các ngôi sao gần đến các vụ nổ siêu tân tinh xa xôi trong các thiên hà xa xôi. Bằng cách đạt được hiệu chuẩn thông lượng tuyệt đối chính xác, sứ mệnh sẽ giải quyết các thách thức quan trọng về vật lý thiên văn, gồm cả việc hiểu được tốc độ và gia tốc của quá trình giãn nở của vũ trụ.

Mở rộng hiểu biết về vật lý thiên văn thông qua đo độ chính xác

Các nhà khoa học đã biết rằng vũ trụ đang giãn nở và họ đo lường sự giãn nở này bằng cách phân tích độ sáng của các ngôi sao và các photon mà chúng phát ra mỗi giây. Tuy nhiên, theo Phó giáo sư vật lý và thiên văn học Peter Plavchan, đồng thời là nhà nghiên cứu chính của Sứ mệnh Landolt, các phép đo chính xác hơn là rất quan trọng để mở ra những đột phá tiếp theo trong vật lý thiên văn.

Được đặt theo tên của nhà thiên văn học quá cố Arlo Landolt (người đã biên soạn các danh mục được sử dụng rộng rãi về độ sáng của các ngôi sao trong suốt những năm 1970 đến những năm 1990), sứ mệnh này sẽ phóng một nguồn sáng lên bầu trời vào năm 2029 với tốc độ phát xạ photon đã biết và nhóm nghiên cứu sẽ quan sát nó bên cạnh các ngôi sao thực để lập danh mục độ sáng của các ngôi sao mới. Ngôi sao nhân tạo sẽ có 8 tia laser chiếu vào kính viễn vọng quang học trên mặt đất để hiệu chỉnh chúng cho mục đích quan sát. Các ngôi sao nhân tạo không sáng đến mức có thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng người ta có thể nhìn thấy nó bằng kính viễn vọng cá nhân tại nhà.

Nhà khoa học về sứ mệnh và thiết bị Goddard của NASA Eliad Peretz và là người tham gia sứ mệnh Landolt cho biết “Nhiệm vụ này tập trung vào việc đo các đặc tính cơ bản được sử dụng hằng ngày trong các quan sát thiên văn. Nó có thể tác động và thay đổi cách chúng ta đo lường hoặc hiểu các đặc tính của các ngôi sao, nhiệt độ bề mặt và khả năng sinh sống của các ngoại hành tinh”.

Ngôi sao nhân tạo sẽ quay quanh Trái đất ở độ cao 36.000 km, đủ xa để trông giống như một ngôi sao đối với kính viễn vọng trên Trái đất. Quỹ đạo này cũng cho phép nó di chuyển với cùng tốc độ quay của Trái đất, giữ nguyên vị trí trên bầu trời nước Mỹ ở năm đầu tiên trong không gian. Plavchan giải thích: “Đây được coi là nhiệm vụ thiết lập cơ sở hạ tầng của NASA, hỗ trợ khoa học theo cách mà chúng tôi biết mình cần phải làm gì, nhưng với sự thay đổi mang tính bước ngoặt trong cách chúng tôi thực hiện”.

"Ngôi sao nhân tạo" có trọng lượng, kích thước bằng hộp bánh, sẽ được sản xuất thông qua quan hệ đối tác với Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST), một đơn vị hàng đầu thế giới về đo phát xạ photon. Phó giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính của Mason, Peter Pachowicz người đứng đầu bộ phận này của sứ mệnh, giải thích rằng: "Việc hiệu chuẩn này dưới bước sóng và công suất laser đã biết sẽ loại bỏ hiệu ứng lọc ánh sáng của khí quyển và cho phép các nhà khoa học cải thiện đáng kể các phép đo".

Sao nhân tạo giúp "soi đường" tìm hiểu các ngoại hành tinh

Pachowicz nói thêm: "Đây là một cơ hội vô cùng thú vị đối với trường George Mason và sinh viên của chúng tôi. Nhóm của chúng tôi sẽ thiết kế, xây dựng và hiệu chỉnh tải trọng, vì nó sẽ bay rất cao vào quỹ đạo địa tĩnh nên phải xử lý những thách thức đáng kinh ngạc".

Với trung tâm điều khiển sứ mệnh đặt tại George Mason, nhóm còn nhận sự hỗ trợ từ Blue Canyon Technologies; Viện Công nghệ California; Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley; Đại học bang Mississippi; Đài thiên văn Montreal và iREx/Đại học Montreal; Đại học Florida; Đại học Hawaiʻi; Đại học Minnesota, Duluth; và Đại học Victoria.

Với các phép đo chính xác hơn, các chuyên gia sẽ sử dụng dữ liệu cải tiến từ dự án để nâng cao hiểu biết về quá trình tiến hóa của sao, các vùng có thể ở được hoặc các ngoại hành tinh gần Trái đất, đồng thời tinh chỉnh các thông số năng lượng tối, đặt nền tảng cho những bước tiến lớn tiếp theo trong khám phá khoa học.

Plavchan, cũng là giám đốc Đài quan sát Mason ở Fairfax, cho biết: "Khi chúng ta nhìn vào một ngôi sao bằng kính viễn vọng, ngày nay không ai có thể cho bạn biết tốc độ photon hoặc độ sáng phát ra từ ngôi sao đó với mức độ chính xác mong muốn. Nhưng sắp tới, chúng ta sẽ biết chính xác có bao nhiêu photon mỗi giây phát ra từ một nguồn với độ chính xác 0,25%".

Nhà khoa học vật lý trong Nhóm cảm biến từ xa thuộc NIST, Susana Deustua giải thích: "Hiệu chuẩn thông lượng là điều cần thiết cho nghiên cứu thiên văn học". Deustua cho biết thêm: "Chúng ta liên tục hỏi về một ngôi sao: 'Lớn đến mức nào? Sáng đến mức nào? Xa đến mức nào?' và sau đó tự hỏi: 'Vũ trụ được tạo thành từ gì? Chúng ta có đơn độc không?' Câu trả lời chuẩn đòi hỏi các phép đo chính xác và đó là khả năng của thiết bị tuyệt vời này".