NASA chuẩn bị triển khai sứ mệnh Swift Boost nhằm nâng quỹ đạo Đài quan sát Neil Gehrels Swift, giúp kéo dài thời gian hoạt động của kính viễn vọng không gian đã vận hành hơn hai thập kỷ. Về lý thuyết, một kính viễn vọng không gian đã vượt xa tuổi thọ thiết kế và liên tục suy giảm quỹ đạo sau hơn 20 năm quan sát những vụ nổ dữ dội nhất trong vũ trụ có thể đã đến lúc kết thúc sứ mệnh. Tuy nhiên, NASA dự kiến chi khoảng 30 triệu USD để kéo dài thời gian hoạt động của Swift - đài quan sát được phóng năm 2004 với thời gian hoạt động thiết kế ban đầu chỉ 2 năm.
Lực cản khí quyển và nguy cơ tái nhập
Lực cản từ tầng khí quyển trên cao của Trái Đất đang tăng mạnh hơn dự kiến do hoạt động của Mặt Trời, khiến độ cao quỹ đạo của Swift giảm dần và có nguy cơ tái nhập khí quyển vào cuối năm nay. Sứ mệnh Swift Boost, dự kiến triển khai ngày 30/6, sẽ sử dụng tàu vũ trụ Link do Katalyst Space phát triển.
"Chúng tôi không cho rằng mọi vệ tinh sắp kết thúc vòng đời đều cần được nâng quỹ đạo. Việc chúng quay trở lại khí quyển là một phần tự nhiên của hệ sinh thái không gian", ông Shawn Domagal-Goldman, Giám đốc Ban Vật lý Thiên văn của NASA, cho biết. Theo ông, Swift là trường hợp đặc biệt nhờ khả năng nhanh chóng chuyển hướng quan sát tới gần như mọi vị trí trên bầu trời để phát hiện các hiện tượng bùng nổ trong vũ trụ.
Lính gác của bầu trời đêm
Được phóng năm 2004 với tổng kinh phí khoảng 250 triệu USD, Swift hoạt động như một đài quan sát chuyên phát hiện các vụ bùng nổ tia gamma ở khoảng cách rất xa. Các hiện tượng này chỉ kéo dài vài giây nhưng có thể giải phóng lượng năng lượng lớn hơn tổng năng lượng Mặt Trời phát ra trong toàn bộ vòng đời. Nhờ những đóng góp khoa học quan trọng, sứ mệnh Swift nhiều lần được gia hạn vượt thời gian thiết kế.
Ông Brad Cenko, nhà khoa học phụ trách sứ mệnh, cho biết tên gọi Swift không phải từ viết tắt mà phản ánh khả năng tự động xoay các thiết bị quan sát tia X và tia cực tím tới gần như mọi vị trí trên bầu trời chỉ trong thời gian ngắn. Năm 2018, NASA đổi tên thành Đài quan sát Neil Gehrels Swift để tưởng nhớ nhà khoa học Neil Gehrels, điều tra viên chính đầu tiên của sứ mệnh.
Theo ông Cenko, vũ trụ luôn biến đổi không ngừng khi gần như mỗi giây đều có một ngôi sao khổng lồ phát nổ ở đâu đó. Vì vậy, nhóm vận hành liên tục cải tiến phương thức điều khiển để Swift có thể phản ứng nhanh với các hiện tượng thiên văn thoáng qua. Trong khi kính viễn vọng Hubble có thể mất tới hai ngày để chuyển sang mục tiêu mới, Swift chỉ cần vài phút.
Dữ liệu từ Swift góp phần củng cố giả thuyết rằng các nguyên tố nặng như vàng và bạch kim được tạo thành trong những sự kiện năng lượng cực lớn liên quan đến bùng nổ tia gamma, vốn có thể bắt nguồn từ các vụ nổ siêu tân tinh hoặc sự hợp nhất sao neutron. Năm 2022, Swift ghi nhận vụ bùng nổ tia gamma đặc biệt sáng mang biệt danh BOAT (Brightest Of All Time - sáng nhất mọi thời đại), được xem là sự kiện mạnh nhất từng được quan sát.
Sứ mệnh chưa từng có
Swift Boost hiện được lên kế hoạch phóng ngày 30/6, chậm khoảng 3 ngày so với lịch trình ban đầu. Tên lửa Pegasus XL sẽ được máy bay L-1011 Stargazer đưa lên độ cao thích hợp trước khi tách ra và phóng từ Bãi thử tên lửa Ronald Reagan trên đảo san hô Kwajalein, thuộc quần đảo Marshall.
NASA đã lựa chọn Katalyst Space (bang Arizona) phát triển tàu Link. Công ty chỉ nhận dự án vào tháng 9/2025, tức chưa đầy 9 tháng trước thời điểm phóng. Trong khoảng thời gian này, Katalyst phải thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một tàu vũ trụ hoàn toàn mới, đồng thời bảo đảm khả năng tiếp cận một đài quan sát vốn không được thiết kế để thực hiện thao tác bắt giữ trên quỹ đạo. Sau khi tiếp cận thành công, Link sẽ nâng quỹ đạo của Swift, giúp kéo dài thời gian hoạt động thêm ít nhất 5 năm.
Đây được xem là một trong những nỗ lực bảo dưỡng trên quỹ đạo táo bạo nhất từ trước đến nay. Ông Cenko thừa nhận áp lực của dự án khiến ông nhiều lần mất ngủ. "Chắc chắn là như vậy. Tôi đã có không ít đêm không ngủ, nhưng làm việc cùng đội ngũ này cũng mang lại cho tôi sự tự tin rất lớn", ông nói.
Link có kích thước tương đương một chiếc tủ lạnh, được trang bị ba động cơ ion, ba cánh tay robot cùng nhiều cảm biến và hệ thống điều khiển để tiếp cận, giữ và điều khiển Swift. Theo ông Kieran Wilson, điều tra viên chính của dự án Link, tiến độ phát triển đặc biệt gấp rút chỉ có thể thực hiện nhờ tính cấp bách của nhiệm vụ. Mục tiêu là hoàn tất việc phóng trước khi Swift giảm xuống độ cao không còn phù hợp để tiếp cận.
Nhiều thách thức
Khi được phóng năm 2004, Swift hoạt động ở độ cao khoảng 600km. Do không có động cơ để duy trì quỹ đạo, đài quan sát đang giảm dần độ cao và dự kiến xuống dưới 300km vào khoảng tháng 10. Nếu điều đó xảy ra, Link có thể không còn đủ thời gian để tiếp cận. Để giảm rủi ro, Katalyst đã thực hiện nhiều thử nghiệm và mô phỏng trên máy tính.
"Chúng tôi dựa rất nhiều vào chuyên môn của NASA để tránh những sai sót cơ bản và tối đa hóa khả năng thành công", đại diện Katalyst cho biết. Ông Wilson cũng lưu ý vẫn còn nhiều yếu tố tưởng như đơn giản nhưng có thể khiến nhiệm vụ thất bại. Sau khi phóng, Link sẽ dành vài tuần kiểm tra các hệ thống trước khi tiếp cận Swift. Nếu mọi việc thuận lợi, tàu sẽ dùng các cánh tay robot để giữ đài quan sát rồi từ từ nâng quỹ đạo trong tối đa 3 tháng.
Nếu thành công, đây sẽ là lần đầu tiên một tàu vũ trụ được phát triển trong chưa đầy một năm thực hiện thành công nhiệm vụ bắt giữ và nâng quỹ đạo một đài quan sát đang suy giảm độ cao. Nếu thất bại, Swift sẽ tiếp tục giảm quỹ đạo và tái nhập khí quyển theo kịch bản đã được dự báo. Theo ông Cenko, đây là mức rủi ro có thể chấp nhận. Từ tháng 2, nhóm vận hành đã đưa Swift vào chế độ tiêu thụ điện năng thấp và tạm dừng các hoạt động khoa học nhằm làm chậm tốc độ suy giảm quỹ đạo.
