Vì sao tàu thăm dò NASA suýt bị “nuốt chửng” khi mang về “nắm đất” nặng 250gr từ nơi cách Trái đất 6,2 tỷ km?

Ngày 24/9, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã đi vào lịch sử khi lần đầu tiên đưa về Trái đất một mẫu vật được thu thập từ một tiểu hành tinh nằm cách xa hành tinh chúng ta.

Tiểu hành tinh này có tên gọi là Bennu, rộng 262m, nằm cách Trái đất khoảng 6,2 tỷ km. Việc thu thập mẫu vật từ tiểu hành tinh này đã được thực hiện bởi một tàu thăm dò của NASA vào năm 2020, trước khi con tàu trải qua quãng thời gian dài 3 năm để trở về Trái đất.

Được biết, khi còn cách Trái đất ở khoảng cách 108.000 km, tàu OSIRIS-REx tiến hành thả viên nang chứa mẫu vật vào bầu khí quyển. Thiết bị sau đó đã được tiếp cận và kiểm tra kỹ lưỡng bởi các nhân viên của NASA. Các kiểm tra ban đầu cho thấy viên nang còn nguyên vẹn và không bị hỏng hóc trong quá trình hạ cánh. Các ước tính được thực hiện cho thấy lượng mẫu vật được thu thập rơi vào khoảng 250 gram, nhiều hơn so với mục tiêu thu thập ban đầu là 60 gram. Đây là khối lượng mẫu vật lớn nhất mang từ không gian vũ trụ về Trái Đất kể từ chương trình Apollo.

Quá trình hạ cánh đầy "bão táp"

Trước đó, do Bennu là một trong số các tiểu hành tinh có khả năng va chạm với Trái đất, NASA đã quyết định phóng tàu OSIRIS-REx vào năm 2016 với nhiệm vụ thăm dò tiểu hành tinh này, đồng thời mang những mẫu vật chất trở về Trái đất nghiên cứu. Mãi hai năm sau, tức năm 2018, con tàu mới tới tiểu hành tinh Bennu.

Trước OSIRIS-REx, đã có một số sứ mệnh thăm dò các tiểu hành tinh của tàu Hayabusa 1 (Nhật Bản) và NEAR-Shoemaker (Mỹ) được thực hiện. Các sứ mệnh này xác nhận điều mà các nhà nghiên cứu thiên thạch đã đưa ra giả thuyết từ lâu: Nhiều tiểu hành tinh không phải là những khối đá rắn chắc, mà là sự kết hợp của những tảng đá, cát và sỏi, vốn hình thành từ sự va chạm giữa các vật thể lớn hơn trong suốt lịch sử của Hệ Mặt trời.

Hình ảnh lập thể của một mỏm đá trên bề mặt tiểu hành tinh Bennu.

Với riêng nhiệm vụ của OSIRIS-REx, khi quan sát từ kính viễn vọng, các nhà thiên văn học cho rằng cấu tạo địa chất của Bennu khá giống với Itokawa, dựa trên thông tin do tàu Hayabusa của Nhật Bản đưa về từ năm 2010. Theo đó, Bennu được cho là sẽ được tạo thành từ những khối đá cuội xen kẽ với những bề mặt trơn nhẵn chứa đầy cát, nơi con tàu có thể hạ cánh thoải mái.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại NASA đã thực sự "việt vị". Khi nhìn cận cảnh Bennu lần đầu tiên, OSIRIS-REx phát hiện ra một "khung cảnh địa ngục" với những tảng đá sắc nhọn nhô lên cao, chống lại trọng lực yếu ớt của Bennu. Điều này khiến kế hoạch hạ cánh ban đầu, vốn phụ thuộc vào máy đo độ cao bằng laser đo độ cao, trở nên hoàn toàn vô dụng.

Để tìm một chỗ hạ cánh thích hợp trên Bennu, các nhà khoa học vận hành OSIRIS-REx buộc phải sử dụng camera trên tàu vũ trụ để lập bản đồ tỉ mỉ các đặc điểm bề mặt của nó đến từng centimet.

Sau đó, dưới sự trợ giúp đặc biệt của nhà vật lý thiên văn "kiêm" nhạc sĩ, ca sĩ nổi tiếng Brian May, một hình ảnh lập thể 3D (được thực hiện bằng cách ghép hai bức ảnh lại với nhau để tái tạo nhận thức về chiều sâu của hai mắt) đã được tạo ra. Nó cho phép nhóm vận hành tàu OSIRIS-REx đánh giá mức độ an toàn của các địa điểm hạ cánh tiềm năng.

Cú hạ cánh của OSIRIS-REx cho thấy lớp bề mặt của Bennu có mật độ vật chất thấp hơn nhiều so với phần còn lại của tiểu hành tinh.

Suýt bị "nuốt chửng" bởi tiểu hành tinh cách xa Trái đất

Sau 22 tháng cân nhắc kỹ lưỡng, các nhà nghiên cứu đã quyết định chọn một địa điểm mà họ đặt tên là Nightingale, nơi OSIRIS-REx đã chạm tới vào ngày 20 tháng 10 năm 2020. Thay vì tiếp đất ở bãi đáp 50 m như ban đầu, con tàu lớn cỡ xe tải phải cố gắng hạ xuống miệng hố chỉ rộng 10m. Chưa kể đến, nhóm vận hành còn phải tái lập trình tàu vũ trụ từ xa nhằm hoàn thành nhiệm vụ.

Tuy nhiên, ngay cả khi chọn được địa điểm hạ cánh "êm ả" nhất, con tàu thăm dò vẫn gặp phải những sự cố bất ngờ. Đầu tiên, ngay khi vừa hạ cánh lên bề mặt của Bennu, tàu OSIRIS-REx lún sâu khoảng 50 cm, như thể con tàu đang bị "nuốt chửng" trong một đầm lầy. Chỉ khi tàu bắn một luồng khí nitơ nhanh chóng từ hệ thống đẩy TAGSAM, số phận của OSIRIS-REx mới không kết thúc tại Bennu.

Tuy nhiên, việc các luồng phụt phun ra lực quá mạnh đã khiến một lượng lớn sỏi và đất đá bốc lên từ miệng hố và vào không gian. Chúng bao trùm tàu vũ trụ đang bay lên, đe dọa sự an toàn của tàu. Rất may mắn, đã không có sự cố nào xảy ra với OSIRIS-REx

Trong lúc này, nhóm vận hành tại NASA thở phảo nhẹ nhõm, nhưng đồng thời cũng tỏ ra rất bối rối. Theo dự kiện, bề mặt của Bennu lẽ ra phải có khả năng chịu được trọng lượng của tàu OSIRIS-REx khá tốt, giống như một đống sỏi.

Tuy nhiên, quá trình chạm xuống cho thấy lớp bề mặt của Bennu phải có mật độ thấp hơn nhiều so với phần còn lại của tiểu hành tinh. Các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm lời giải thích.

Bề mặt có mật độ đất đá thấp có thể là do sự tồn tại của những khoảng trống giữa các tảng đá ở lớp bề mặt. Trong quá khứ, những khoảng trống đó có thể được lấp đầy bằng vật chất mịn, nhưng trong hàng tỷ năm Bennu du hành trong Hệ Mặt trời, những hạt mịn này có thể đã lắng đọng vào bên trong tiểu hành tinh, vốn có mật độ đậm đặc hơn nhiều so với bề mặt.

Để biết chắc chắn, các nhà khoa học sẽ phải thu thập được một số thông tin về phần bên trong của các tiểu hành tinh từ sứ mệnh HERA sắp tới của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, sứ mệnh này sẽ nghiên cứu hậu quả của tác động thử nghiệm của tàu thăm dò DART của NASA lên tiểu hành tinh Dimorphos, vốn đã diễn ra vào tháng 9 năm 2022.

• Mẫu đất đá thu thập từ tiểu hành tinh Bennu đáp xuống Trái đất an toàn sau hành trình 6,2 tỉ km
• Các nhà khoa học tìm thấy dấu vết sửa đổi trong DNA: Liệu con người có phải là sản phẩm của "thiết kế"?
• Video: Bị cắn xé, linh dương dìm chó hoang sặc nước rồi tẩu thoát