Sau nhiều thập kỷ chờ đợi, kính viễn vọng không gian mạnh nhất từng được chế tạo bay lên quỹ đạo vào ngày 25/12, đúng dịp Giáng sinh.
Được thiết kế để thay thế kính viễn vọng Hubble, công cụ mang tính biểu tượng của NASA và ESA trong hơn ba thập kỷ hoạt động trên quỹ đạo, James Webb được kỳ vọng sẽ mở ra một kỷ nguyên mới trong công cuộc khám phá không gian với khả năng "nhìn ngược quá khứ" để khám phá tất cả các giai đoạn lịch sử của vũ trụ, kể từ vụ nổ Big Bang cách đây khoảng 13,8 tỷ năm. Dưới đây là 5 điều cần biết về siêu dự án James Webb.
Gương chính khổng lồ
Trọng tâm của kính thiên văn là gương chính rộng 6,5 m - một cấu trúc lõm được tạo thành từ 18 mảnh gương lục giác nhỏ hơn, làm từ beryli phủ vàng và được tối ưu hóa để phản xạ ánh sáng hồng ngoại từ những vùng xa xôi của vũ trụ. Gương chính của James Webb lớn gấp 2,7 lần so với Hubble với độ nhạy được cải thiện gấp 100 lần.
Gương chính của kính viễn vọng James Webb. (Ảnh: NASA).
Gương và các dụng cụ khoa học sẽ được bảo vệ khỏi bức xạ mặt trời bằng một tấm chắn nắng 5 lớp, có hình dạng giống như một cánh diều với kích thước tương đương một sân tennis.
Các lớp màng của nó làm từ kapton, vật liệu được biết đến với khả năng chịu nhiệt cao và ổn định trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Điều này rất quan trọng vì mặt đối diện với Mặt Trời của tấm chắn sẽ nóng tới 230°F (110°C), trong khi nhiệt độ ở mặt còn lại chỉ ở mức -394°F (-235°C).
Hành trình 1,5 triệu km
Kính viễn vọng James Webb sẽ được đặt trong quỹ đạo cách hành tinh của chúng ta 1,5 triệu km, xa hơn gần gấp 4 lần khoảng cách tới Mặt Trăng. Không giống như Hubbe hoạt động trên quỹ đạo Trái Đất, James Webb sẽ quay quanh Mặt Trời. Vị trí hoạt động của nó nằm gần điểm Lagrange thứ hai (L2) của hệ thống Trái Đất-Mặt Trời, nơi lực hấp dẫn của hai thiên thể và lực ly tâm cân bằng nhau.
Mô phỏng quỹ đạo của kính James Webb. (Video: Reuters)
Thông thường, những vật thể quay quanh Mặt Trời ở xa hơn Trái Đất sẽ mất hơn một năm để hoàn thành một vòng quỹ đạo, nhưng do nằm gần điểm L2, lực tác động tổng hợp sẽ cho phép vệ tinh quay quanh Mặt Trời trong một năm giống như Trái Đất.
Sẽ mất khoảng một tháng để kính viễn vọng di chuyển đến điểm L2. Đến nay, vẫn chưa có phi hành gia nào bay đến vị trí hoạt động dự kiến của James Webb. Trong khi đó, NASA từng gửi một phi hành đoàn tới kính Hubble để sửa chữa thiết bị.
Công nghệ gấp gọn lấy cảm hứng từ nghệ thuật Origami
Do kích thước khổng lồ, James Webb phải được gấp gọn lại theo kiểu gấp giấy Origami mới có thể đặt vừa bên trong phần mũi hình nón của tên lửa. Sau khi được phóng vào không gian, kính thiên văn sẽ tự động mở ra và triển khai các công cụ khoa học. NASA nhấn mạnh rằng đây là lần triển khai phức tạp và khó khăn nhất mà họ từng thực hiện.
Khoảng 30 phút sau khi cất cánh, ăng-ten liên lạc và các tấm pin mặt trời sẽ mở ra đầu tiên, sau đó là đến tấm chắn nắng vào ngày thứ 6 (sau khi đi qua Mặt Trăng). Các màng mỏng của nó sẽ được dẫn hướng bằng một cơ chế phức tạp bao gồm 400 ròng rọc và 400 m dây cáp.
Gương chính của kính viễn vọng sẽ được triển khai cuối cùng vào tuần thứ hai. Ở cấu hình cuối cùng, các thiết bị cần thêm thời gian để làm mát và hiệu chỉnh. Sau 6 tháng, James Webb sẽ sẵn sàng hoạt động.
Mô phỏng quá trình triển khai tự động của James Webb. (Video: Reuters)
Nhiệm vụ khoa học chính
James Webb có hai nhiệm vụ khoa học chính (chiếm hơn 50% thời gian quan sát của nó). Nhiệm vụ đầu tiên là khám phá các giai đoạn đầu của lịch sử vũ trụ. Các nhà thiên văn học muốn xem những ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành và phát triển như thế nào sau vụ nổ Big Bang.
Mục tiêu lớn thứ hai là tìm kiếm các ngoại hành tinh hay hành tinh ngoài hệ Mặt Trời. Nó sẽ nghiên cứu bầu khí quyển của chúng để kiểm tra khả năng tồn tại hoặc hỗ trợ sự sống.
Không giống như Hubble chủ yếu hoạt động dựa trên ánh sáng khả kiến và tia cực tím, James Webb có thể quan sát ánh sáng hồng ngoại có bước sóng dài hơn, thứ dễ dàng xuyên qua mây bụi dày đặc, cho phép khám phá những vùng bị che giấu trong vũ trụ xa xôi.
Tia hồng ngoại cũng cho phép các nhà khoa học "nhìn ngược thời gian" về quá khứ xa hơn nhờ một hiện tượng được gọi là dịch chuyển đỏ, trong đó ánh sáng từ các vật thể ở xa bị kéo giãn khi vũ trụ giãn nở và trở nên đỏ hơn. Tất nhiên, James Webb cũng có thể thực hiện các quan sát gần hơn ngay trong hệ mặt trời của chúng ta.
Nhiều thập kỷ trì hoãn
Quá trình phát triển James Webb bắt đầu từ năm 1996 với lịch phóng đầu tiên được lên kế hoạch vào năm 2007. Tuy nhiên, dự án đã liên tục bị trì hoãn suốt nhiều thập kỷ khiến chi phí tăng lên tới 9,66 tỷ USD, cao gần gấp đôi với ước tính vào năm 2009 của Cơ quan Thẩm định Trách nhiệm Chính phủ Mỹ (GAO).
NASA vào tuần trước thông báo sẽ phóng kính viễn vọng vào ngày 24/12 nhưng thời tiết xấu khiến sứ mệnh phải lùi lại ít nhất một ngày.
James Webb là kết quả của một nỗ lực hợp tác quốc tế lớn với sự tham gia của hàng chục quốc gia, dẫn đầu bởi NASA, Cơ quan Vũ trụ châu Âu và Cơ quan Vũ trụ Canada. Hơn 10.000 người đã làm việc tại dự án cho đến nay. Thời gian hoạt động của James Webb được kỳ vọng sẽ kéo dài ít nhất 10 năm.