Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Sue Smrekar thực sự muốn quay trở lại Sao Kim. Trong văn phòng của cô tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Pasadena, California, nhà khoa học hành tinh này hiển thị hình ảnh 30 năm bề mặt sao Kim được chụp bởi tàu vũ trụ Magellan, một lời nhắc nhở về thời gian trôi qua kể từ khi một sứ mệnh của Mỹ quay quanh hành tinh. Hình ảnh cho thấy một khung cảnh địa ngục: một bề mặt trẻ có nhiều núi lửa hơn bất kỳ cơ thể nào khác trong hệ mặt trời, súng trường khổng lồ, đai núi cao chót vót và nhiệt độ đủ nóng để làm tan chảy chì.
Bây giờ quá nóng bởi khí nhà kính, khí hậu của sao Kim một lần nữa giống với Trái đất, với lượng nước của một đại dương cạn. Nó thậm chí có thể có các khu vực hút chìm như Trái đất, khu vực nơi lớp vỏ của hành tinh chìm trở lại vào đá gần với lõi của hành tinh.
Smrekar nói: “Sao Kim giống như trường hợp điều khiển Trái đất. Chúng tôi tin rằng nó bắt đầu với cùng một thành phần cùng nước và carbon dioxide. Và nó đã đi xuống hai con đường hoàn toàn khác nhau. Vậy tại sao? Các lực lượng chính chịu trách nhiệm cho sự khác biệt là gì?”
Smrekar làm việc với Nhóm phân tích khám phá sao Kim (VEXAG), một liên minh gồm các nhà khoa học và kỹ sư điều tra các cách để xem xét lại hành tinh mà Magellan đã lập bản đồ từ nhiều thập kỷ trước. Mặc dù cách tiếp cận của họ khác nhau, nhóm đồng ý rằng Sao Kim có thể cho chúng ta biết một điều cực kỳ quan trọng về hành tinh của chúng ta: điều gì đã xảy ra với khí hậu quá nóng của “người sinh đôi” với hành tinh của chúng ta và nó có ý nghĩa gì đối với sự sống trên Trái đất?
Quỹ đạo
Sao Kim không phải là hành tinh gần Mặt trời nhất nhưng nó là điểm nóng nhất trong hệ mặt trời của chúng ta. Giữa cái nóng dữ dội (nhiệt độ 900 độ F, hay 480 độ C), những đám mây lưu huỳnh ăn mòn và bầu khí quyển dày hơn 90 lần so với Trái đất, hạ cánh một con tàu vũ trụ có một thách thức vô cùng khó khăn. Trong số chín tàu thăm dò của Liên Xô đã đạt được kỳ tích này thì không có tàu nào kéo dài hơn 127 phút.
Từ sự an toàn tương đối của không gian, một quỹ đạo có thể sử dụng radar và quang phổ gần hồng ngoại để nhìn xuống bên dưới các tầng mây, đo lường sự thay đổi cảnh quan theo thời gian và xác định xem mặt đất có di chuyển hay không. Nó có thể tìm kiếm các chỉ số của nước trong quá khứ cũng như hoạt động của núi lửa và các lực lượng khác có thể đã định hình hành tinh.
Smrekar, người đang thực hiện một đề xuất quỹ đạo có tên là VERITAS không nghĩ rằng sao Kim có kiến tạo mảng như cách Trái đất thực hiện. Nhưng cô ấy thấy những gợi ý có thể của sự hút chìm – điều xảy ra khi hai mảng hội tụ và một tấm trượt bên dưới tấm kia. Nhiều dữ liệu sẽ giúp.
Smrekar chia sẻ: “Chúng tôi biết rất ít về thành phần của bề mặt sao Kim. Chúng tôi nghĩ rằng có những lục địa như trên Trái đất có thể hình thành thông qua việc hút chìm trong quá khứ. Nhưng chúng tôi không có thông tin để thực sự nói điều đó.”
Các câu trả lời sẽ không chỉ làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về lý do tại sao Sao Kim và Trái đất giờ lại khác nhau như vậy; họ có thể thu hẹp các điều kiện mà các nhà khoa học cần để tìm một hành tinh giống Trái đất ở nơi khác.
Khinh khí cầu
Các quỹ đạo không phải là phương tiện duy nhất để nghiên cứu Sao Kim từ trên cao. Các kỹ sư của JPL Attila Komjathy và Siddharth Krishnamoorthy tưởng tượng một chiếc khinh khí cầu khí nóng thổi gió mạnh ở tầng trên của bầu khí quyển sao Kim, nơi có nhiệt độ gần với Trái đất.
Chưa có nhiệm vụ ủy thác nào cho khinh khí cầu tại Sao Kim nhưng khinh khí cầu là một cách tuyệt vời để khám phá Sao Kim vì bầu không khí quá dày và bề mặt rất khắc nghiệt.
Khinh khí cầu giống như một điểm ngọt ngào, nơi bạn đủ gần để lấy ra nhiều thứ quan trọng nhưng bạn cũng ở trong một môi trường lành tính hơn nhiều, nơi các cảm biến của bạn thực sự có thể tồn tại đủ lâu để mang đến cho bạn điều gì đó có ý nghĩa.
Nhóm nghiên cứu sẽ trang bị cho những quả khinh khí cầu máy đo địa chấn đủ nhạy để phát hiện các trận động đất trên hành tinh bên dưới. Trên trái đất, khi mặt đất rung chuyển, chuyển động đó gợn lên bầu khí quyển như sóng siêu âm (ngược lại với siêu âm). Krishnamoorthy và Komjathy đã chứng minh kỹ thuật này là khả thi khi sử dụng khinh khí cầu bằng bạc, đo các tín hiệu yếu trên các khu vực trên Trái đất bằng chấn động. Và điều đó thậm chí không có lợi với bầu không khí dày đặc của sao Kim, nơi thí nghiệm có thể sẽ mang lại kết quả thậm chí còn mạnh mẽ hơn.
Nếu mặt đất di chuyển một chút, nó sẽ làm rung chuyển không khí trên Sao Kim nhiều hơn so với trên Trái đất.
Tuy nhiên để có được dữ liệu địa chấn đó, một nhiệm vụ khinh khí cầu sẽ phải đối mặt với những cơn gió mạnh của sao Kim. Khinh khí cầu lý tưởng được xác định bởi Nhóm phân tích khám phá sao Kim có thể điều khiển chuyển động của nó theo ít nhất một hướng. Đội ngũ của KRnamoorthy và Komjathy đã không đi xa đến thế nhưng họ đã đề xuất một nền tảng ở giữa: có những quả khinh khí cầu về phía hành tinh với tốc độ ổn định, gửi kết quả của họ trở lại quỹ đạo. Đó là một sự khởi đầu.
Thăm dò đích đến
Trong số rất nhiều thách thức đối với tàu đổ bộ sao Kim là những đám mây che khuất Mặt trời: Không có ánh sáng mặt trời, năng lượng mặt trời sẽ bị hạn chế nghiêm trọng. Nhưng hành tinh này quá nóng để các nguồn năng lượng khác có thể tồn tại. Kỹ sư của JPL, Jeff Hall, người đã làm việc trên các nguyên mẫu bóng bay và hạ cánh cho Sao Kim cho biết: “Thực sự không có nơi nào khác giống như môi trường bề mặt đó trong hệ mặt trời.”
Theo mặc định, tuổi thọ của một nhiệm vụ hạ cánh sẽ bị cắt ngắn bởi các thiết bị điện tử của tàu vũ trụ sẽ bắt đầu tự vô hiệu hoá sau vài giờ. Hall nói rằng lượng năng lượng cần thiết để chạy một tủ lạnh có khả năng bảo vệ tàu vũ trụ sẽ cần nhiều pin hơn so với một tàu đổ bộ có thể mang theo.
Không có hy vọng làm lạnh một tàu đổ bộ để giữ cho nó mát. Tất cả những gì bạn có thể làm là làm chậm tốc độ hủy hoại chính nó.
NASA quan tâm đến việc phát triển “công nghệ nóng” có thể tồn tại hàng ngày hoặc thậm chí vài tuần trong môi trường khắc nghiệt. Mặc dù khái niệm tàu đổ bộ Venus của Hall đã không đi đến giai đoạn tiếp theo của quá trình phê duyệt nhưng nó đã dẫn đến công việc liên quan đến sao Kim hiện tại của ông: một hệ thống khoan và lấy mẫu chịu nhiệt có thể lấy mẫu đất của sao Kim để phân tích. Hall làm việc với Honeybee Robotics để phát triển động cơ điện thế hệ tiếp theo, cung cấp năng lượng cho máy khoan trong điều kiện khắc nghiệt trong khi kỹ sư JPL Joe Melko thiết kế hệ thống lấy mẫu khí nén.
Cùng nhau, họ làm việc với các nguyên mẫu trong Phòng thử nghiệm Sao Kim Lớn có tường bằng thép của JPL, mô phỏng các điều kiện của hành tinh ngay dưới bầu khí quyển gây ra khí carbon dioxide 100% ngột ngạt. Với mỗi thử nghiệm thành công, các đội đưa nhân loại tiến thêm một bước để đẩy ranh giới thám hiểm trên hành tinh khắc nghiệt nhất này.
Để biết thêm thông tin về sao Kim, hãy truy cập:
https://sologistsystem.nasa.gov/planets/venus