NASA vừa phát minh thành công cách thức định hướng dẫn đường tàu du hành vũ trụ tự động mới. Sử dụng ẩn tinh làm mốc, những con tàu Vũ trụ sẽ có thể tới được địa điểm nằm ngoài Hệ Mặt Trời và xa hơn nữa. Cụ thể, nó có tên là Công nghệ Trạm Khám phá Căn thời gian tia X-Quang và Định hướng không gian, viết tắt là SEXTANT. Nó sử dụng công nghệ tia X để xác định vị trí của các ẩn tinh, giống với cách GPS sử dụng vệ tinh để định hướng.  "Đây là một bước đột phá trong khám phá vũ trụ tương lai", người điều khiển dự án SEXTANT, Jason Mitchell nói. "Chúng tôi đã thử nghiệm thành công hệ thống dẫn đường sử dụng tia X và hoạt động trong thời gian thực trong Vũ trụ, chúng tôi đang dẫn đầu ngành này". Cho ai thắc mắc, thì ẩn tinh (pulsar) là những ngôi sao neutron có từ trường mạnh, quay rất nhanh, không nhìn thấy được bằng mắt thường, chỉ có thể "nhìn" ra chúng bằng sóng vô tuyến. Khi chúng xoay, ẩn tinh tạo ra bức xạ điện từ mạnh. Nếu nhìn ở một góc thích hợp, ta sẽ có thể nhìn thấy được những tia phát ra từ ẩn tinh, biến chúng thành một ngọn hải đăng hoàn hảo. Chưa hết, trong vũ trụ, số lượng ẩn tinh khá nhiều và có vị trí cố định. SEXTANT hoạt động như một thiết bị định vị GPS nhận tín hiệu từ ba vệ tinh GPS khác nhau, tất cả đều được gắn một đồng hồ nguyên tử để chỉ ra một mốc thời gian chính xác. Thiết bị nhận đo thời gian lệch giữa các vệ tinh này và biến đổi độ lệch ấy thành một tọa độ không gian chính xác. Phóng xạ điện từ phát ra từ ẩn tinh có thể hiện rõ ra trong quang phổ của tia X, đó là lý do vì sao các kỹ sư của NASA lại chọn tia X làm công nghệ cốt lõi của SEXTANT. Để làm được điều đó, họ gắn một thiết bị quan sát to bằng cái máy giặt lên Trạm Vũ trụ Quốc tế ISS, được gọi là Thiết bị khám phá Kết cấu Bên trong Sau Neutron – NICER. Nó bao gồm 52 kĩnh viễn vọng tia X và thiết bị phát hiện phóng xạ (silicon drift detector – SDD) nhằm nghiên cứu sao neutron và cả ẩn tinh. Họ hướng NICER về phía 4 ẩn tinh là J0218+4232, B1821-24, J0030+0451, và J0437-4715. Độ chính xác của thiết bị NICER này cao tới mức tín hiệu mà các ngôi ẩn tinh kia phát ra có thể được NICER dự đoán chính xác tới nhiều năm sau này nữa. Trong vòng 2 ngày, NICER thực hiện 78 lần đo đạc các ẩn tinh trên, dữ liệu sẽ được SEXTANT xử lý và đưa ra tọa độ cuối cùng. Sẽ mất vài năm để hệ thống định hướng này có thể hiệu quả thực sự và dẫn đường được cho những tàu du hành vũ trụ tương lai. Nhưng ít ra hiện tại, ta đã chứng minh được rằng đây là một hệ thống hiệu quả nhất mà ta có. Các nhà khoa học đang nhanh chóng tinh chỉnh thiết bị để có được hiệu quả tối ưu, công việc này bao gồm giảm thiểu kích cỡ, khối lượng và lượng năng lượng mà hệ thống yêu cầu. Rồi sẽ đến lúc SEXTANT đo được vòng quay của các hành tinh xa xôi, định hướng bay cho các tàu vũ trụ tới những hệ sao khác hay gần nhất, là cho phép ta tới được Sao Hỏa. "Những bài thử nghiệm này cho thấy công nghệ định hướng ẩn tinh bằng tia X là một hệ thống dẫn đường tự động hiệu quả", Jason Mitchell khẳng định. "Chúng tôi đã có được phiên bản hoàn thiện hơn của hệ thống này, có thể tăng khả năng khám phá vũ trụ của con người, ngay trong Hệ Mặt Trời và xa hơn nữa". 46 năm sau khi tàu Voyager 1 và 2 bắt đầu chuyến hành trình vĩ đại khám phá Hệ mặt trời, hệ thống phần cứng có phần ‘cổ xưa’ của hai tàu thăm dò này vẫn nhận được các cập nhật và tinh chỉnh bằng phầm mềm ngay cả khi đang bay cách xa Trái đất 19 tỷ km. Theo đó, một bản cập nhật phần mềm vừa được các kĩ sư tại NASA triển khai nhằm khắc phục tình trạng hư hỏng dữ liệu trong quá trình truyền tín hiệu về Trái đất trên Voyager 1, vốn diễn ra từ năm ngoái. Đương nhiên, những bản cập nhật này được triển khai nhằm mục đích giữ cho 2 tàu thăm dò này liên lạc với Trái đất lâu nhất có thể. Linda Spilker, kĩ sư thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, cho biết trong một tuyên bố: “Cho đến nay, đội ngũ kỹ thuật đang phải đối mặt với rất nhiều thách thức mà chúng tôi không có tài liệu hướng dẫn giải quyết. Tuy nhiên các kĩ sư vẫn tiếp tục đưa ra những giải pháp sáng tạo." Tau-Voyager-3992-1682656395-3521-1691397784 Vào tháng 5 năm 2022, bộ phận điều khiển mặt đất của NASA nhận được hàng loạt tín hiệu ‘vô nghĩa’ từ hệ thống điều khiển và chỉnh hướng của Voyager 1, vốn giữ ăng-ten của tàu thăm dò này luôn hướng về Trái đất. Theo đó, phần cứng của AACS vẫn hoạt động một cách bình thường. Tuy nhiên, vì một lý do chưa được biết tới, AACS đã truyền dữ liệu viễn trắc của nó qua một máy tính không sử dụng trên tàu, khiến dữ liệu bị sai lệch. Sau đó hơn 1 năm, các kĩ sư NASA đã thực hiện một bản cập nhật phần mềm và gửi nó tới tàu Voyager 2 vào ngày 20/10. Tuy nhiên, bản sửa lỗi này sẽ không giải đáp tại sao AACS lại tự động chuyển hướng dữ liệu viễn trắc, vốn có thể coi là một dấu hiệu cho thấy một trục trặc lớn hơn đang âm thầm diễn ra trên Voyager 1. Mặc dù vậy, các kỹ sư vẫn tin rằng bản cập nhật này sẽ giải quyết được vấn đề - ít nhất là sau khi nó được truyền tải qua hành trình kéo dài hơn 20 tiếng tới Voyager 1. Được biết, một bản cập nhật khác sẽ được triển khai nhằm ngăn chặn tình trạng cặn bẩn tích tụ trong động cơ đẩy của bộ đôi tàu Voyager. Thông thường, các tàu thăm dò Voyager có thể điều chỉnh ăng-ten của chúng bằng cách khai hỏa các động cơ đẩy. Tuy nhiên, sau mỗi lần khai hỏa, động cơ đẩy sẽ để lại một lớp cặn trong các ống dẫn có chức năng giúp nhiên liệu tự đi vào bộ đẩy. Trải qua nhiều thập kỷ hoạt động, các kĩ sư NASA lo ngại lượng cặn bị tích tụ bên trong có thể khiến đường ống bị tắc hoàn toàn. Vì vậy, trong tháng 9 và tháng 10, các kỹ sư bắt đầu cho phép tàu Voyager quay nhiều hơn – nhằm mục đích giảm tần suất khởi động động cơ đẩy. Nếu thành công, tinh chỉnh này sẽ giúp động cơ tàu hoạt động trong ít nhất 5 năm nữa. NASA làm cách nào để cập nhật phần mềm trên Voyager từ khoảng cách hàng chục tỷ km? Theo NASA, các bản cập nhật phần mềm cho Voyager không được phát triển định kỳ. Thay vào đó, các bản cập nhật chỉ được phát triển khi NASA cần mở rộng khả năng của sứ mệnh hoặc thích ứng với các mục tiêu khoa học mới. Với khoảng cách rất xa, các bản cập nhật được lên kế hoạch tỉ mỉ để đảm bảo tàu vũ trụ tiếp tục hoạt động và giảm thiểu rủi ro. Hệ thống máy tính trên tàu của Voyager bị hạn chế bởi công nghệ có sẵn tại thời điểm ra mắt và các bản cập nhật được thiết kế để hoạt động trong những hạn chế đó. Để có thể cập nhật hoặc cài mới phần mềm trên bộ đôi tàu Voyager, các kĩ sư tại NASA phải thực hiện một số bước bắt buộc. Bước đầu tiên chính là phát triển phần mềm. Phần mềm mới hoặc những thay đổi về phần mềm được phát triển trên Trái đất bởi các kỹ sư của NASA. Phần mềm này có thể bao gồm các bản cập nhật cho hệ điều hành, thiết bị khoa học và giao thức liên lạc của tàu Voyager. Sau đó, phần mềm mới được kiểm tra nghiêm ngặt trong môi trường mô phỏng trên Trái đất để đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động như mong đợi trên tàu Voyager. Điều này bao gồm việc kiểm tra mọi lỗi hoặc sự cố tiềm ẩn có thể phát sinh trong quá trình cập nhật. Khi phần mềm mới đã sẵn sàng, nó cần được chuyển đổi sang định dạng và ngôn ngữ mã hóa cụ thể mà máy tính của tàu vũ trụ có thể hiểu được. Phần mềm sau đó được truyền tới Voyager 1 và 2 thông qua Mạng không gian sâu của NASA, vốn bao gồm hệ thống ăng ten vô tuyến khổng lồ trên toàn cầu. Do khoảng cách quá xa giữa Trái đất và Voyager 1 và 2, quá trình này có thể mất vài giờ hoặc thậm chí vài ngày. Hệ thống ăng ten vô tuyến khổng lồ sẽ kết nối và gửi tín hiệu qua khoảng cách hàng chục tỷ km tới Voyager Sau khi kết nối được với Voyager, bản cập nhật phần mềm được gửi tới tàu theo từng phân đoạn và sẽ được cài đặt từng phân đoạn một. Hệ thống máy tính của tàu có thể được thiết lập để tự động cài đặt phần mềm mới hoặc có quy trình cài đặt thủ công được kiểm soát, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của bản cập nhật. Sau khi cài đặt từng phân đoạn, Voyager sẽ liên tục thực hiện quy trình tự kiểm tra để đảm bảo rằng phần mềm hoạt động chính xác. Đây là một bước quan trọng để ngăn chặn mọi vấn đề tiềm ẩn có thể ảnh hưởng đến hoạt động của tàu. Nếu có bất kỳ vấn đề hoặc bất thường nào trong quá trình cập nhật, Voyager có thể chuyển sang chế độ an toàn để tự bảo vệ. Tàu cũng có thể quay lại phiên bản phần mềm trước đó nếu cần thiết để duy trì chức năng của nó. Sau khi cập nhật hoàn tất và được xác minh, tàu sẽ gửi dữ liệu xác nhận về Trái đất để thông báo cho bộ phận kiểm soát sứ mệnh biết được bản cập nhật phần mềm đã thành công. |
