Mục tiêu Phobos: bước nhảy lớn tiếp theo của loài người docx

Mục tiêu Phobos: bước
nhảy lớn tiếp theo của
loài người
Phobos là cái tên bạn sẽ nghe nói nhiều trong những năm sắp tới. Nó có
lẽ chẳng gì
hơn là một tiểu hành tinh – chỉ nặng bằng hai phần tỉ khối lượng hành tinh
chúng ta, không có khí quyển và lực hấp dẫn thì tệ hại – nhưng vệ tinh lớn
nhất trong hai vệ tinh của sao Hỏa này đã sẵn sàng trở thành trạm tiền đồn
tiếp theo của chúng ta trong vũ trụ, ngôi nhà thứ hai của chúng ta.
Mặcdù mặttrời củachúng ta thật sự hấp dẫn, nhưng lực hấpdẫn của nó đòi
hỏi phải sử dụng nhữngtên lửatươngđối lớnđể đưa các nhà duhành đi lên và
đáp xuống bề mặt.Điều tươngtự đúng đối với sao Hỏa, khiến việc phóng các sứ
mệnh vũ trụ từ đó cũng tốn kém –có lẽ còn đắt tới mứckhông đạt tới nổi
nếu tổng thốngObamaxét lại chính sách thám hiểm vũ trụ cóngười láicủaNASA.
Tháng 10năm ngoái, một ủyban gồmcác chuyên gia độc lậpdo nhà tư bản công
nghiệp Norman Augustinechủ trì đã kết luận rằng NASA sẽ phải đối mặt trước
một sự thâm hụt khoảng3 tỉ đô la mỗi nămnếu cơ quan nàyvẫn dự tính đưa các
nhà du hành trở lại mặt trăngvào năm 2020.Nhưng điều đó khôngcó nghĩa làcon
người chẳng còn có nơi nào để đi. Một lựa chọn mà bản báo cáo
Augustine đưa ra là đưa phi hành đoàn NASA đếnnhững tiểu hànhtinh ở gần
và đến các vệ tinh của saoHỏa. Pascal Lee,viện trưởng ViệnSao Hỏa ở Moffett
Field, California,nói: “Nếu bạn chờ cho mọi thứ sẵn sàng,thì sẽ mất hàng thập kỉ.
Phobosmang lại cho chúngta một cách tiếnđến mộtngưỡng cửa rất gần của sao
Hỏa”.Vì Phobosquá nhỏ, nên trường hấp dẫn nó tạo ra yếu,vì thế một khi bạn
đã tự đưamình vào quỹ đạo quanhsao Hỏa, thì việc hạ cánh vàcất cánh từ
Phoboschỉ cần nhữngsức đẩy nhỏ nhất thôi. Điều đó có nghĩa làviệc đưa phi
thuyền đến Phobos xa xôisẽ rẻ tiền hơnvà dễ dàng hơn so với gửi chúng lên bề
mặtchị Hằng của chúng ta. Từ Phobos, chúngta cóthể dễ dàngkhảosát bề mặt
Hỏa tinhbằngkính thiên văn hoặc nhữngcỗ xe điềukhiểntừ xa trước khiđáp
xuống bề mặt hành tinh lúc chi phí chophép. Sự chuyển dịch đêm sao Hỏa Scott
Maxwellnghiên cứu sự luân phiên đêm sao Hỏa. Ông làm việc tại

Phòng thínghiệm Sứcđẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California, và là một
trong những người điều khiểnhai cỗ xe tự hành thámhiểm saoHỏaSpirit và
ortunity.Được cấp điện bằngnăng lượngmặt trời, haicỗ xe ngừnghoạt động mỗi
khi mặt trời lặn trênsao Hỏa, nơi có “ngày” kéo dài 24,6giờ.Việc cuối cùng các cỗ
xe làm trước khiđi ngủ là gửi những tấm ảnhchụp nơi chúngđang ở về, để
Maxwellvà các đồng sự có thể tính xemsẽ yêu cầu chúng làm những việc gì trong
ngày hômsau. Khi chúng thật sự di chuyển, mỗi ngày chúng thận trọngnhíchlên
chỉ vài mét.
Việc lái các cỗ xe tương tác tức thời từ Trái đất là điềukhông thể. Ngay
cả ở điểm cận nhất của Hỏa tinh, thì tổng thời gianđi về cho các tín hiệu chưa
bao giờ
ngắn hơn 8 phút. “Lúc bạn trông thấy vách đá xuất hiện, là bạn đã tông lên
nó rồi”,Maxwell nói. Cho nên
mọi thứ phải được vạch kế hoạch và lên chương trình với những saisố an
toànnhất định. Thí dụ, nếu cỗ xe nghiêng hơntrông đợi hoặc bắt đầu trượt trên
bụi mịn, thì nó sẽ tự dừng lại và những người điềukhiển sẽ định mức lại vào
ngày hômsau.Một quá trìnhcần cù như thế sẽ không nhất thiết nếunhư cỗ xe
được điều khiển bởi các nhà du hànhsống trên Phobos. Do vị trí củanó ở gần sao
Hỏa, nên tín hiệu lệnhsẽ mất chỉ vài phần trăm của một giây là tới được cỗ xe.
“Nó giốngnhư lực lượng hải quân điều khiển tàu ngầmrô bôt; nó sẽ là một
phươngthức điều khiển hoạt độnghiệu quả hơn nhiều”, Maxwellnói.Những lữ
đoàn xenhư thế có thể sục sạo khắp bề mặt hành tinhđỏ, bảo vệ hành tinhkhỏi sự
ô nhiễmsinh học do con người cho đến khi mộtcuộc tìmkiếm sự sống
thật kĩ lưỡng diễn ra. Khi đó,chúng có thể tiếp tục do thám tìm nơi tốt nhất
cho sự hạ cánh có người lái cuối cùng.
Nhưng Phobos khôngchỉ là mộtđiểm chân tiện lợi mà thôi đâu. Bản thân
Phobos là một bí ẩn thiên thể lớn. “Chúngta biết mọivật thể thuộc hệ mặt trời mà
chúng ta đã khảo sát là cái gì, trừ Phobos”, Leenói. “Chúng ta thậtsự không biết nó
hình thành như thế nào”. Phobosđã được khám phá, cùng vớivệ tinh Deimosnhỏ
hơncủa sao Hỏa, vào năm 1877bởi nhà thiên vănhọc người Mĩ Asaph Hall tại Đài

Thiênvăn Hải quân Mĩ ở thủ đô Washington. Trongphầnlớn lịch sử sau đó của
chúng, kích cỡ bé xíu của hai vệ tinh đã đưa chúng xuống những lời chú thích
cuối trang trong các sách vở thiên văn học. Phobos là một khối đá hình thù kì dị
chưa tới 28kmbề ngang, trongkhi Deimos cònnhỏ hơn nữa (xem biểu đồ). Cho
nên chúng đượccholà những tảngđá vũ trụ nhỏ đã đi lạc quágần saoHỏa và
khôngđủ maymắn nên bị lực hấp dẫn củaHỏa tinhbắt giữ
lại. Quan điểm này được ủng hộ bởi những phép đầu tiên của thành phần
Phobos, thựchiện bởi phi thuyền Mariner 9 và Vikings1 và2 trong thậpniên
1970. Ánhsáng mặt trời phảnxạ khỏi bề mặt vệ tinh cho thấy Phobos tối đen,
hấp thụ hơn 90%ánh sáng mặt trời tới và giống với các thiên thạch chondrite có
chứa carbon.Nhữngthiên thể cổ xưa này đượccho làphát sinhtrong nhữngphần
xa xôi nhấtcủa vành đai tiểu hành tinh, nằmxa mặttrời hơn hailầnso với saoHỏa.
Những phép đogần đâynhấtcủa Phobos tiếtlộ một sự tương tự gần gũi hơn với
những tiểu hành tinhcòn già hơn nữachỉ được tìm thấy tronghệ mặt trời nhóm
ngoài,nằm xahơn vành đaichính. Điều tươngtự đúng đối với Deimos.Địađiểm kì
lạ trong vũ trụ Vậy thìcó phải các tiểuhànhtinh trênlà tù binh bị bắt giữ hay
không?Chưa chắc. Quỹ đạo những vệ tinh này không phải là cái bạntrôngđợi cho
những vật bị bắt giữ.Thay vìquay trong những quỹ đạo nghiêng ngẫu nhiên, như
cái xảy ranếu chúng bị thu tóm ở những thời điểm khác nhau, cả Phobos lẫn
Deimosđềuđi theo quỹ đạo nằm gần với mặt phẳngxích đạo của Hỏa tinh.Cái gì
đang diễn ra thế?
Những quỹ đạo gần xích đạo gợi ý rằng những vệ tinh này hìnhthànhngay
chỗ của nó từ chính đám mây hợp nhất đã hình thành nênsao Hỏa. Nhưng
đúng là trường hợp này, thì thànhphần của các vệ tinh lại khôngmang lại ý nghĩa
gì; Phobosvà Deimosphải giốngđấtđá saoHỏa,chứ không phải chondrite chứa
carbon.Nhằm tìm hiểu thành phần và dođó nguồn gốc của Phobos,phi thuyền
châu Âu Mars Expressđã thực hiện mộtloạt chuyến bay cận táo bạo, sà
xuống trong cự li 460kilo mét của vệ tinh trên vào năm2006 và270 km vào
năm 2008.Tiếp cận như thế,lực hấp dẫn nhỏ của Phoboslàm thay đổivậntốc của
phi thuyền đichỉ một vài mili mét trên giây.Tuy nhiên, những người điều khiển sứ

mệnh trên Trái đấtđã thànhcông trong việc nhận ra tác động của nó lên tín
hiệu theo dõi vô tuyến– một sự biến thiên một phần nghìn tỉ trên tín hiệu mang
thông tin. “Thật là một thành tựu khó tin với người thamgia”, phát biểu của
MartinPätzold tạitrườngĐại học Cologne ở
Đức và là người lãnh đạo thí nghiệm Khoa học Vô tuyến Mars Express.Nócho
phép khối lượngcủaPhobos được đo chính xác hơn100 so với trước đây,
và còn tăng khả năng vệ tinh trên có thể là mộtphi thuyềnủy nhiệmchi việc
khảo sát cấu trúc bên trong của sao Hỏa.
3 Trong những chuyến bay phớt qua, Camera Ảnh nổi và Phân giải Ca
o của Mars Expressđã lập bảnđồ bề mặt của Phobos, đưa đến mô hình3D chính
xác nhất từ trước đến naytừng xây dựng và một số đo thể tích của nó. Mặc dù
khối lượng tínhđượckém chínhxác hơn,nhưng biết được thể tích cho phép tính
ra mật độ trungbình bằng con số khối lượngcực kì chính xác. Cáixuất hiện là
nghịch lí hấp dẫn nhất hết thảy. “Mậtđộ trung bình thấp đếnbất ngờ.Nóphải là
một vật thể xốp tổ ong”, Pätzoldnói.Thayvì là một cụcđá rắn chắc,có khả năng có
những hang độnglớnlên trong vệ tinhtrên,chúng có thể che chắnnhững vị khách
tương laitrước sự xâm hại củabứcxạ vũ trụ.
Thám hiểm sao Hỏa
Phi thuyền MarsExpress đã chụp ảnh Phobos từ
mọi khoảng cách để các nhànghiêncứu có thể hiểunhiều hơnvề quỹ đạo của nó.
Kế hoạch củahọ là đo khối lượng của vệ tinh lớn nhất của saoHỏachính xác hơn
so với trước đây. Giờ thì họ nhận ra rằngcó thể có một lợi ích rất lớn: bản thân
Phoboscó thể trở thành một tàu vũ trụ ủy nhiệm. Bằng cách theodõi sự uốn
lượntrong quỹ đạocủa nó, chúng tacó thể suy luậnra sự phân bố khối lượng
bên trong sao Hỏa. Thí dụ, khi Phobos đi qua trên đỉnhTharsis huyền thoại trên
sao Hỏa, thìnó bị hạ thấp xuốngmộtchút vì nóbị hút xuốngdưới bởi khối lượng
núi nonbên dưới. Phithuyền sao Hỏa hiệnnay không được định vị tốt cho lắm
để làm công việc này vì chúngquay vòngquanh phía trên các cực củahành tinh
đỏ. Việché lộ sự phân bố bên trong của khối lượng saoHỏa thu được tốt nhất từ
quỹ đạo gầnxích mà Phobos tuân theo.Mộtkhi kĩ thuật trên được hoànchỉnh, nó

sẽ cho chúng ta biết lõi củasao Hỏa có tan chảy hay không vàgiúp chúng ta theo
dõi các mùa trên hành tinh. Đến 30% bầu khí quyển sao Hỏa bị nhốt trong những
khối băng vùng cực trong mùa đôngnhưng sẽ giải phóngtrở lại vào mùa hè,làm
ảnh hưởngđến quỹ đạo của Phobos. Việc theodõi các mùa sẽ giúp chúngta tìm
hiểu khí hậu thờiquákhứ của sao Hỏa và cungcấp những manhmối quan trọng
về bản chất lịch sử ẩm ướt của nó. Nó còn có thể cho chúngta biết về kiểu thời tiết
hiện tại và chỉ ra những vùngmà tàuhạ cánh tươnglai sẽ đi theo nhằm tránh
những cơn bão bụi hungác.Nhưng vẫn còn rất nhiều việc phải làm. “Cókhả năng
làm những việc này nhưng rất cam go”, phát biểu của PascalRosenblatt thuộc Đài
thiên văn Hoàng gia Bỉ ở Brussels. Các phép đo của chúng ta về quỹ đạoPhobos
cần chính xáchơn 5 đến 10lần, ông nói.
Hạ cánh xuốngPhobos
Không có mẫu thật từ vệ tinh trên, thành phần của nóvẫn tương đối
không rõ ràng. Nếu nó là tiểu hành tinhbị bắt giữ, thì vật chất cấu thành nó sẽ
kém đậmđặc hơn đá bình thường,dẫn đến tỉ lệ rỗng xốp có khả năng khoảng
chừng 15%.Tuynhiên, nếu vệ tinh trên cấu tạo tươngđương như đá sao
Hỏa, thì phần rỗng xốp củaPhobosphải cao hơn nhiều: lên tới 45%. Đây là cái
khiếncác nhàkhoa học hànhtinh nhứcóc. NếuPhobos hóa racấu tạotừ đất đá sao
Hỏa, thì kích cỡ phần rỗng có nghĩa làvệ tinh trên không có khả năng
hình thành từ những hạtbụi nhỏ xíu tích góp trong quỹ đạo thành saoHỏa
hình thànhbên dưới nó, vì như thế này sẽ dẫn đến một vậtthể rắn. Thay vìthế,
Pätzold và Pascal Rosenblatt thuộcĐài thiên văn Hoàng gia Bỉ ởBrussels nghiêng
về một chuỗi sự kiện trong đó một cúva chạm lớn đậplên saoHỏa đã ném những
khối vỡ lớn vào quỹ đạo. Nhữngmảnhvỡ này sau đó tích góp lại với nhau ở những
góc lộn xộn, hình thànhnên khối đá kết ngày nay chúngta gọilà Phobos.
Để kiểm trađề xuất này, Mars Expresssẽ đến thăm vệ tinh trên lần nữa
vào tháng 3 trong chuyếnbay tiếp cận gần nhất củanó từ trước đếnnay.Phi
thuyền sẽ tiếp cận trongcự li cách bề mặt cằn cỗi ấy60 km, mang lại cho đội khoa
học những gợi ý đầu tiên về trường hấp dẫn của Phobos.
“Trườnghấp dẫn có liênquan đếnsự phân bố bên trong của khối lượng”,

Rosenblatt nói. Cho nên, khi MarsExpressbay trên một chỗ rỗng,nó sẽ không bị
hút mạnh như khi nóbay trên những vùng đá rắn đặc. Họ cũng sẽ sử dụngRadar
sao HỏaTiên tiến trênthiết bị Ghi âmTầng Điện li và Dưới Bề mặt (MARSIS) để
khảo sát bên trong Phobos. Trongnhững chuyến bay gần trướcđây,đội MARSIS đã
biết làmthế nào chophản xạ tín hiệuradar từ vệ tinh trên. Giờ thì họ có kế
hoạch sử dụngradar đâm xuyên mặt đất để săm soi phần bêntrong.“Chúng tôi hi
vọng nhìn thấycấu trúc dưới bề mặt vào tháng 3 tới, nhưng còn phụ thuộc rất
nhiều yếu tố”,phát biểu của AndreaCicchetti, thuộc Viện Vật lí Khoa họcLiên
hành tinh Italyở Rome, một thành viên của độiMARSIS.Đội nghiên cứu đặc biệt
thông thạo việctóm bắtthànhphầncủa vệ tinh cóquang phổ cho biết nó có là một
tiểu hành bị bắt giữ hay không. Tuynhiên, Rosenblatt phươngpháp có thể không
chínhxác. “Phổ bề mặt có thể kết quả của hàng tỉ năm thời tiết vũ trụ”, ông
nói. Khôngcó bầu khí quyển bảo vệ chúng, đất đá Hỏa tinh kết tập hìnhthành nên
Phoboscó thể bị biếnđổi bề mặt bởi các hạt tích điện mà chúnghứngchịu từ mặt
trời trong hàng tỉ năm, che đậy mất nhân dạng thật sự của chúng và đánh lừacác
quangphổ kế. Làm thế nào giải quyết vấnđề này? Hạ cánh lên Phobos vàmang
mẫu về cho chúng ta nghiên cứu trên Trái đất này.
Đây chínhlà cái nước Ngacó kế hoạch làm vàocuối năm 2011với sứ mệnh
Phobos- Grunt (theo tiếngNga cónghĩa là đấtPhobos). “Chúng ta không thể hiểu
được nguồn gốc của Phobos nếu không biết vệ tinh trên cấu tạo từ cái gì, và
Phobos-Gruntsẽ cho chúng ta biết điều đó”, Rosenblattnói. Phobos-Grunt có thể
còn manglại cho các nhà khoa học hành tinhthông tin thiết yếu về bản thân sao
Hỏa. Trongbốn tỉ năm qua,những cú va chạm thiên thạch với sao Hỏa đã đánh
bật những mảnhvỡ vào quỹ đạo. Phobos phải hứngchịu những dòngmảnh vụn
này, một vài trongsố chúnggồm những khối lớn, như minh họabởi miệng hố
Stickney rộng9 km của vệ tinh trên.
Đa số những cúva chạm sẽ nhỏ hơn nhiều, lời giải thích hợp lícho những
đườngrãnh thẳnghàngtrên bề mặt Phobos. Bản đồ lập mới đây của MarsExpress
cho thấy những đườngrãnh đó xuất phát từ điểm apexcủa Phobos,
điểm luôn luôn hướngvề phía chuyển độngcủavệ tinh trên và vì thế là miếng

mồingon tự nhiên chonhững mảnhvụn bay đến. Thực tế hiện nay là tự nhiên đã
và đangthu thập mẫu củaHỏa tinhtrong hàngtỉ năm trờivà trữ chúng trên
Phobos– một trong những nơidễ dàng nhấttrong toàn hệ mặt trời cho chúng ta
đến thăm.Mọi thứ chúng ta phải làm là đi đến đó và lấy chúng về. “Phobos là
một thư việnAlexandriacủa saoHỏa”, Lee nói.“Các mẫu từ Hỏa tinhsơ khaicó lẽ
được bảo tồntốt hơn nhiều trên Phobos sovới trênbản thân saoHỏa”. Chúng có
thể còn chứa dấu hiệu hóa họccủa sự sống saoHỏa, mặc dù Lee nhấn mạnhnhiều
vào từ “có thể” trong phát biểuđó. Và Phobos-Grunt có thể chỉ làsứ mệnh
đầu tiên trongmột loạt sứ mệnh nhiều tham vọng đến viếng vệ tinh lớn nhất
của saoHỏa. “Sao Hỏa vẫn là đích đến tối hậu chosự thám hiểm khônggian có
người lái”, nhà cựu du hành vũ trụ, LeroyChiao,và làthànhviên của Ủy ban
Augustine, nói.“Nhưng nếu chúng tôi [ủy ban trên] công khai yêu cầu chi tiền cho
việc hạ cánh lên sao Hỏa, thì chúngtôi sẽ bị mất uy tín”.
Để dung hòa, Leedự tính Phobos là mộtđiểm dừng chânlí tưởng trongkhi
chờ đợi kĩ thuật và thiếtbị đượcphát triển bởi NASA chophép chúng ta hạ
cánh lên saoHỏa. Ôngđã nghiêncứu tính khả thi của mộtsứ mệnh Canadamang
tính giả thuyết lên Phobos. Vì nghiên cứu thành công nên hiệnnay Leecó mặt
trong một nghiên cứutương tự cho NASA. Một địa điểm ấm cúng Ôngnêu rõrằng
việc đi lênPhobossẽ cho phép cácnhà du hành thực hànhnhững kĩ thuậtquan
trọng cho việc tiếp cậnquỹ đạo sao Hỏa, ví dụ như phanh khí động học,trong
đó một phi thuyền giảm tốc độ bằng cách lướtqua bầu khíquyển của hành
tinh. Ngoài ra,vệ tinh trên có thể chứa một nhà khocác bộ phận tên lửa vàthiết bị
khác,xây dựngdần dần bởi những sứ mệnh thám hiểm rô bôtbay ngangqua.Khi
các nhà du hành đếnnơi, mọithiết bị trục trặc hoặchư hỏng có thể nhanh chóng
được thaythế. Nếu sứ mệnhNASA trênđược triển khai suôn sẻ, nó sẽ nhắm
đến một cấu trúc gây ngạc nhiên trên Phobosgọi là phiến đá nguyên khối. Phiến
đá rắn chắc này bám dốc ngược trên bề mặt và vútlên 90 mét vào trongkhông
gian. “Nó là tòanhàEmpireState của Phobos”, Lee nói đùa. Phithuyền trên sẽ hạ
cánh xuống gần phiếnđá khối, để nó cóthể nghiên cứu khối đá trước mặt, sauđó
bay đếnmột chỗ khác của vệ tinh vàthu thập thêm một số mẫu nữa. Sauđó,nó sẽ

cất cánh và baysangDeimos, thu gom mẫu từ vệ tinh nhỏ hơn này. Cuối cùng,nó
sẽ quay trở về Tráiđất. “Đó sẽ là một sứ mệnh hấpdẫn”,Lee nói. “Chúng ta
có thể bay trong vòng5 năm tới nếu cókinh phí tài trợ”. Hiện nay, lời giải của bài
toánnằm trongtayNhà Trắng,khi họ xem xét Bảnbáo cáo Augustine.Ngaycả
Chiao cũngkhôngbiếttrướckết cụccủa sự xem xét thận trọngđó. Giốngnhư mọi
người khác, tôi đang chờ đợi banquản trị đưa ra phán xét cuốicùng, ôngnói. Hạ
cánh lên Phobos là mộtcáchtiếp cận với saoHỏa. Nhưngchắc chắn nó sẽ có chút
nguy hiểm. Cókhi nào bạn sẽ lên đường tiếnđến mục tiêu vàsau đó không dám
mở cửa bướcra hay không? Khôngđâu, theonhư Lee nói. “Có nhiều người muốn
đi lắm, trong đó có tôi”, ôngnói. Tuy nhiên,Chiao nói ông thấymột hành trình
duy-Phoboschắc không ổn. “Thật khócho tôi tưởngtượng người ta đi theo lộ trình
đó mà không ghé quathăm bề mặt củasao Hỏa”,
ông nói. “Nhưng nếu đó là một sự chọn lựa một-hoặc-không-gì-
hết, thì tôi chọn Phobos ngay!”