Tổng quan về tàu Voyager 1

Tàu vũ trụ Voyager 1 là một tàu thăm dò vũ trụ robot nặng 722kg (1,592 lb) hoạt động ở ngoài Hệ Mặt trời và xa hơn nữa, được phóng đi ngày 5 tháng 9 năm 1977. Nó vẫn nhận các lệnh điều khiển từ, và truyền thông tin về Trái Đất, hiện nó đang theo đuổi sứ mệnh mở rộng để định vị và nghiên cứu các biên giới của Hệ mặt trời, gồm cả vành đai Kuiper và phía ngoài.

Nhiệm vụ của tàu Voyager 1

Tàu vũ trụ Voyager 1.

Nhiệm vụ đầu tiên của nó là tới thăm Sao Mộc và Sao Thổ; là nó là tàu vũ trụ đầu tiên cung cấp các hình ảnh chi tiết về các Mặt Trăng của hai hành tinh này. Con tàu này dùng năng lượng từ máy phát điện đồng vị phóng xạ. Nguồn phóng xạ được sử dụng là Plutonium (Pu). Do sự phân rã phóng xạ nên một ngày nào đó năng lượng sẽ bị cạn kiệt.

Vào những năm 60, đề xuất về một chuyến Đại du hành để nghiên cứu các hành tinh khí bên ngoài đã khiến NASA khởi động một phi vụ không gian mới vào những năm đầu thập niên 70. Những thông tin thu được từ tàu Pioneer 10 sẽ giúp các kĩ sư của Voyager thiết kế con tàu sao cho nó có thể chống chịu tốt hơn môi trường bức xạ cực mạnh quanh Sao Mộc.

Ban đầu, Voyager 1 được dự định là tàu "Mariner 11" thuộc chương trình Mariner. Do ngân sách bị cắt giảm, quy mô của phi vụ đã được thu nhỏ lại và chỉ đi đến Sao Mộc và Sao Thổ.

Các hoạt động của tàu Voyager 1

Voyager 1 hiện là vật thể do con người chế tạo ở xa nhất ngoài Trái Đất, đang đi xa khỏi cả Trái Đất và Mặt trời với tốc độ năng lượng quỹ đạo riêng lớn hơn bất kỳ một tàu vũ trụ nào khác.

Voyager 1 được phóng lên bằng tên lửa Titan IIIE/Centaur.

• Dù tàu vũ trụ anh em của nó, Voyager 2, được phóng trước 16 ngày, Voyager 2 sẽ không bao giờ vượt qua Voyager 1 bởi tốc độ phóng cuối cùng của nó thấp hơn.
• Tàu vũ trụ New Horizons (Chân Trời Mới) sẽ không bao giờ vượt qua Voyager 1, dù được phóng từ Trái Đất với tốc độ lớn hơn cả hai tàu Voyager.

Tốc độ hiện tại của New Horizons hơi lớn hơn Voyager 1 nhưng khi New Horizons đạt tới cùng khoảng cách từ Mặt trời như Voyager 1 hiện nay, tốc độ của nó sẽ khoảng 13 km/s (8 dặm/giây) so với tốc độ của Voyager là 17 km/s (10.5 dặm/giây). Trong chuyến bay của mình, Voyager 1 có lợi thế từ một số lực đẩy hỗ trợ trọng lực.

Cùng với Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 2, và New Horizons, Voyager 1 là một tàu vũ trụ liên sao. Nếu Voyager 1 đang đi theo hướng về phía ngôi sao gần nhất, nó sẽ tới đó sau khoảng 75,000 năm.

Voyager 1 có các mục tiêu đầu tiên là các hành tinh Sao Mộc và Sao Thổ và các Mặt Trăng cùng các vành đai của chúng; phi vụ hiện tại của nó là thám sát nhật dừng và đo đạc các phần tử của gió mặt trời và môi trường liên sao.

Cả hai tàu Voyager đều đã vượt xa khỏi tuổi thọ dự tính ban đầu của chúng. Mỗi tàu vũ trụ có năng lượng điện từ ba máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTGs), và dự định sẽ tiếp tục tạo ra đủ điện để các tàu vũ trụ liên lạc với Trái Đất cho ít nhất tới năm 2025.

Các phi vụ của Voyager 1

Sao Mộc

Màu giả chi tiết của khí quyển sao Mộc.

Voyager 1 bắt đầu chụp ảnh Sao Mộc tháng 1 năm 1979. Lần tiếp cận gần nhất của nó với Sao Mộc diễn ra ngày 5 tháng 3 năm 1979, ở khoảng cách khoảng 349,000 kilômét (217,000 dặm) từ tâm hành tinh. Vì có được độ phân giải hình ảnh lớn hơn khi tiếp cận gần hơn, đa số các quan sát Mặt Trăng, vành đai, từ trường, và môi trưởng vành đai bức xạ của hệ Sao Mộc được thực hiện trong giai đoạn 48 giờ trong lần tiếp cận gần nhất này. Voyager 1 kết thúc việc chụp ảnh hệ Sao Mộc tháng 4 năm 1979.

Hai tàu vũ trụ Voyager đã thực hiện một số phát hiện quan trọng về Sao Mộc, các vệ tinh của nó, các vành đai bức xạ, và các đĩa hành tinh chưa từng được thấy trước kia của nó. Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất về hệ Sao Mộc là sự hiện diện của hoạt động núi lửa trên Mặt Trăng Io, chưa từng được quan sát thấy từ Trái Đất, hay bởi Pioneer 10 hay 11.

Sao Thổ

Sự hỗ trợ phóng trọng lực của Sao Mộc đã được cả hai tàu Voyager thực hiện thành công, và hai tàu bắt đầu tới thăm Sao Thổ cùng hệ thống các Mặt Trăng và vành đai của nó. Chuyến bay vào hệ Sao Thổ của Voyager 1 diễn ra tháng 11 năm 1980, với lần tiếp cận gần nhất ngày 12 tháng 11 năm 1980, khi tàu vũ trụ vào trong khoảng cách 124000 km từ các đám mây cao nhất của Sao Thổ. Các camera trên tàu vũ trụ đã phát hiện các kết cấu phức tạp trong các vành đai của Sao Thổ, và các thiết bị cảm biến xa của nó đã nghiên cứu các khí quyển của Sao Thổ cùng vệ tinh Titan lớn của nó.

Sao Thổ chụp từ khoảng cách 5.3 triệu km, 4 ngày sau khi nó tiếp cận gần sao Thổ nhất.

Vì Pioneer 11 một năm trước đó đã phát hiện một khí quyển dày và nhiều khí trên Titan, các thiết bị điều khiển tàu vũ trụ của Jet Propulsion Laboratory đã được lựa chọn cho Voyager 1 để thực hiện một cuộc tiếp cận gần tới Titan, và cũng là cần thiết để chấm dứt Grand Tour của nó tại đó. (Về sự tiếp tục của Grand Tour, xem các đoạn Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương ở bài Voyager 2).

Quỹ đạo phóng của nó với một đường bay ngang qua Titan đã tạo ra một sự chệch hướng trọng lực thừa khiến Voyager 1 vượt ra ngoài mặt phẳng Ecliptic, vì thế chấm dứt phi vụ khoa học hành tinh của nó. Voyager 1 đã có thể được đưa vào một quỹ đạo phóng khác, theo đó hiệu ứng súng cao su trọng lực của khối lượng Sao Thổ sẽ lái và phóng Voyager 1 ra ngoài theo đường bay qua Sao Diêm Vương. Tuy nhiên, lựa chọn này đã không được thực hiện, bởi quỹ đạo phóng khác bay qua Titan đã được quyết định để có được thêm giá trị khoa học và giảm bớt nguy cơ.

Phi vụ liên sao

"Chân dung gia đình" của Hệ mặt trời do Voyager 1 chụp.

Ngày 14 tháng 2 năm 1990, Voyager 1 chụp bức ảnh "chân dung gia đình" đầu tiên của hệ mặt trời của chúng ta nhìn từ bên ngoài,[23] bao gồm bức ảnh nổi tiếng được gọi là "Chấm xanh mờ". Ước tính cả hai tàu Voyager có đủ năng lượng điện để truyền sóng radio ít nhất cho tới năm 2025, sẽ là hơn 48 năm sau khi phóng. Voyager 1 là tàu vũ trụ đang hoạt động ở khoảng cách xa nhất nhận lệnh và truyền tín hiệu về Trái Đất.

Nhật dừng

Khi Voyager 1 hướng tới không gian liên sao, các khí cụ của nó tiếp tục nghiên cứu Hệ mặt trời; các nhà khoa học tại Jet Propulsion Laboratory đang sử dụng các thiết bị sóng plasma trên tàu Voyager 1 và 2 để tìm kiếm nhật dừng.

Voyager 1 trong nhật bao.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Đại học Johns Hopkins tin rằng Voyager 1 đã vào sốc kết thúc vào tháng 2 năm 2003. Một số nhà khoa học khác đã bày tỏ sự nghi ngờ, bàn luận trên tờ báo Nature số ngày 6 tháng 11 năm 2003. Trong một buổi họp khoa học tại American Geophysical Union ở New Orleans, Hoa Kỳ sáng ngày 25 tháng 5 năm 2005, Tiến sĩ Ed Stone đã trình bày bằng chứng rằng Voyager 1 đang vượt qua sốc cuối cùng vào tháng 12 năm 2004.

Vấn đề sẽ không được giải quyết cho tới khi có các dữ liệu, bởi thiết bị thám sát gió mặt trời của Voyager 1 đã ngừng hoạt động năm 1990. Hư hỏng này có nghĩa rằng việc thám sát kết thúc sốc cuối cùng phải được suy luận từ dữ liệu từ các thiết bị khác trên Voyager 1.

Tuy nhiên, vào tháng 5 năm 2005 một tờ báo của NASA nói rằng có một đồng thuận rằng Voyager 1 hiện ở trong nhật bao. Các nhà khoa học dự đoán tàu vũ trụ sẽ đạt tới nhật dừng vào năm 2015.

Đĩa vàng

Bên trong tàu vũ trụ có một trong hai Đĩa Vàng Voyager. Đĩa ghi này có chứa các âm thanh và hình ảnh lựa chọn để thể hiện sự đa dạng của cuộc sống và văn hoá trên Trái Đất. Nó được dự định gửi cho bất kỳ hình thức sự sống thông minh ngoài Trái Đất nào, hay cho con người tương lai, có thể tìm thấy nó.

Tình trạng hiện tại

Ngày 20 Tháng 3, năm 2013, Voyager-1 được thông báo là vật thể đầu tiên do con người chế tạo rời khỏi Hệ mặt trời.

Ngày 19 tháng 11 năm 2015, Voyager 1 sẽ ở khoảng cách 133.15 đơn vị thiên văn từ Mặt trời. Voyager 1 không hướng về bất kỳ ngôi sao cụ thể nào, nhưng vào khoảng 40,000 năm nó sẽ vượt qua trong khoảng 1.6 năm ánh sáng ngôi sao AC+79 3888 trong chòm sao Camelopardalis bởi AC+79 3888 đang đi về phía Hệ mặt trời với vận tốc khoảng 119 kilômét trên giây.