Nhiệm vụ Proba-3 sắp tới sẽ tạo ra nhật thực nhân tạo để nghiên cứu Mặt trời

Cứ khoảng 18 tháng một lần, Mặt trăng thẳng hàng hoàn hảo với tầm nhìn của chúng ta về Mặt trời, che khuất khuôn mặt của ngôi sao. Mặc dù chỉ kéo dài trong vài phút nhưng nhật thực toàn phần là cơ hội hoàn hảo để các nhà khoa học thăm dò phần ngoài cùng của bầu khí quyển Mặt trời, được gọi là vành nhật hoa, thường bị ánh sáng của ngôi sao che khuất. Một sứ mệnh sắp tới nhằm mục đích tái tạo sự kiện xảy ra tự nhiên này một cách thường xuyên hơn nhiều, với một tàu vũ trụ che phủ Mặt trời cho chiếc kia.

Proba-3 của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đang chuẩn bị phóng vào Thứ Tư lúc 5:38 sáng theo giờ ET. Sứ mệnh vệ tinh kép sẽ cất cánh từ Trung tâm Vũ trụ Satish Dhawan ở Sriharikota, Ấn Độ, trên tên lửa PSLV-XL của Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO). Lễ ra mắt sẽ được phát trực tiếp trên ESA Web TV, với chương trình phát sóng ISRO bắt đầu khoảng 30 phút trước khi cất cánh.

Tại sao có hai vệ tinh?

Trong khi hai vệ tinh sẽ phóng cùng nhau, cặp đôi này sẽ tách ra khoảng 18 phút sau khi cất cánh để bắt đầu trình diễn cực kỳ chính xác về đội hình bay. Các vệ tinh sẽ phóng lên một quỹ đạo cực kỳ hình elip quanh Trái đất, bay ở khoảng cách 492 feet (150 mét) với nhau. Các vệ tinh phải duy trì khoảng cách đó với độ chính xác đến từng milimet để thực hiện sứ mệnh.

“Proba-3 rất khác biệt vì các vệ tinh của chúng tôi sẽ bay cách nhau chỉ một sân rưỡi bóng đá trong quá trình bay theo đội hình tích cực. Và vị trí tương đối của chúng sẽ được duy trì chính xác đến từng milimet trong sáu giờ mỗi lần,” Damien Galano, người quản lý sứ mệnh Proba-3, cho biết trong một tuyên bố.

Hai tàu vũ trụ sẽ tạo thành một kính viễn vọng ảo khổng lồ, trong đó một chiếc tạo bóng được điều khiển chính xác lên chiếc còn lại, chặn ánh sáng của Mặt trời khỏi tầm nhìn để tàu vũ trụ còn lại, được trang bị thiết bị quang học, có thể quan sát quầng sáng của ngôi sao.

Quá trình bay theo đội hình tích cực của sứ mệnh sẽ diễn ra ở đỉnh quỹ đạo của nó, cách Trái đất khoảng 37.282 dặm (60.000 km). Ở khoảng cách đó, lực hấp dẫn của Trái đất sẽ không ảnh hưởng lớn đến tàu vũ trụ và sẽ cần ít nhiên liệu hơn để dịch chuyển vị trí của chúng.

“Các mô phỏng ban đầu cho thấy chúng tôi cần phải thực hiện nhiều điều chỉnh về vị trí với bộ đẩy của mình đến mức nhiên liệu đẩy của chúng tôi sẽ cạn kiệt nhanh chóng; nhiệm vụ sẽ kết thúc trong khoảng nửa giờ nữa!” Frederic Teston của ESA cho biết trong một tuyên bố.

Tàu vũ trụ sẽ mất 19 giờ 36 phút để hoàn thành một quỹ đạo quanh Trái đất, thực hiện các quan sát về vầng hào quang trong khoảng thời gian sáu giờ của mỗi quỹ đạo. Quỹ đạo hình elip của Proba-3 đưa nó đến gần Trái đất tới 372 dặm (600 km), đi vòng quanh theo một vòng dài để tiêu tốn ít nhiên liệu nhất có thể trong quá trình di chuyển. Lý tưởng nhất là sứ mệnh sẽ được đặt tại một trong những điểm Lagrange của Mặt trời-Trái đất, nơi lực hấp dẫn của hai vật thể giữ một vật thể ở đúng vị trí trong quỹ đạo của nó. Nhưng điều đó sẽ đòi hỏi một ngân sách lớn hơn; Theo ESA, Proba-3 được coi là sứ mệnh chi phí thấp.

Tại sao chúng ta nghiên cứu vành nhật hoa của Mặt trời?

Vành nhật hoa mờ hơn Mặt trời một triệu lần. Vùng ngoài cùng của bầu khí quyển Mặt trời kéo dài hàng triệu dặm vào không gian và ẩn giấu bí ẩn lớn nhất xung quanh ngôi sao chủ của Trái đất.

Vành nhật hoa mặt trời nóng lên tới khoảng 2 triệu độ F (khoảng 1 triệu độ C), nóng hơn khoảng 200 lần so với nhiệt độ trên bề mặt Mặt trời. Nhiệt độ cao của vành nhật hoa khá phản trực giác và các nhà thiên văn học không chắc chắn các lớp bên ngoài của Mặt trời nóng lên như thế nào.

Bên cạnh những bí ẩn của nó, quầng sáng của Mặt trời còn tạo ra gió mặt trời và sự phóng khối lượng của vành nhật hoa, hai thành phần chính chi phối thời tiết không gian. Các hạt tích điện trong quầng sáng thoát ra ngoài không gian và đôi khi có thể tác động lên các vệ tinh trên quỹ đạo cũng như các hệ thống liên lạc trên Trái đất.

Nhiệm vụ của Proba là gì?

Các nhiệm vụ của Proba lấy tên từ một từ Latinh ngụ ý cụm từ 'hãy thử' và cũng là viết tắt của PRoject có nghĩa là OnBoard Autonomy. Các sứ mệnh vệ tinh nhỏ, chi phí thấp nhằm thử nghiệm các công nghệ và khái niệm mới trong chuyến bay vào vũ trụ.

Cho đến nay, ESA đã thực hiện ba sứ mệnh Proba khác, trong đó một sứ mệnh hiện đang quan sát Mặt trời. Proba-2 được phóng vào năm 2009 và ban đầu dự định sẽ dành hai năm trong quỹ đạo Trái đất thấp đồng bộ với Mặt trời nhưng vẫn tiếp tục hoạt động hơn 15 năm sau.

Tương tự, Proba-3 có tuổi thọ dự kiến ​​là hai năm. Yếu tố hạn chế đối với sứ mệnh là nhiên liệu đẩy, với bộ đẩy khí lạnh cần tạo ra các xung nhỏ cứ sau 10 giây trong giai đoạn bay hình thành hoạt động kéo dài sáu giờ của vệ tinh.

Đối với sứ mệnh trình diễn công nghệ, nhóm đặt nhiều hy vọng vào cặp tàu vũ trụ nhỏ bé. Andrei Zhukov, nhà nghiên cứu chính về công cụ chính của Proba-3, cho biết trong một tuyên bố: “Khi tôi nghe về nó lần đầu tiên, Proba-3 có vẻ giống như công nghệ khoa học viễn tưởng. “Nhưng thiết kế thực tế sẽ thực sự mang lại nền khoa học xuất sắc.”