video
Thư viện
Tài trợ
Làm cách nào phi thuyền Rosetta lại có thể bay theo quỹ đạo hình tam giác?
16 Aug, 2014
 |
| Rosetta near Mars, Feb 2007. Photo courtesy Bruce Irving. |
Bạn không cần phải là Galileo mới nhận ra có điều gì đó bất thường về quỹ đạo phi thuyền Rosetta của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (European Space Agency) bay vòng quanh sao chổi (comet) 67P/Churyumov-Gerasimenko mà nó đã bắt kịp ngày 6 tháng Tám sau hơn một thập kỉ: quỹ đạo này hình tam giác với các cạnh tròn (rounded edges). Làm thế nào và vì sao phi thuyền này lại di chuyển theo quỹ đạo (trajectory) hình tam giác (triangular) như vậy?
Người xưa tin rằng các thiên thể (heavenly bodies) hoàn hảo và di chuyển theo đường tròn. Trái Đất được coi là tâm của những đường tròn đó nhưng điều này lại không phù hợp với sự chuyển động quan sát được của các hành tinh (một số có vẻ đi lùi [retrograde] – ngược với hướng nguyên thủy của các ngôi sao). Để giải thích vấn đề này, các nhà thiên văn học (astronomer) Hy Lạp sáng tạo ra lý thuyết ‘ngoại luân’ (epicycle) đề xuất rằng các thiên thể quay xung quanh Trái đất theo những vòng tròn nhỏ mà chính chúng lại quay quanh những vòng tròn lớn. Sau đó, năm 1543, Copernicus cho thấy những chuyển động quan sát được của các hành tinh có thể dễ dàng giải thích được bằng giả định chúng quay theo những quỹ đạo tròn với tâm là Mặt Trời thay vì Trái Đất. Nhưng điều này cũng không hợp lý hoàn toàn và Johannes Kepler đã đi một bước xa hơn, chứng minh vào năm 1609 rằng quỹ đaọ của các hành tinh thực ra hình elip chứ không phải những đường tròn hoàn hảo. Cuối thể kỉ đó, Isaac Newton chứng minh rằng quỹ đạo hình elip là chính xác nếu định luật nghịch đảo bình phương (inverse-square law) của ông về trọng lực là đúng, hàm ý rằng đó là sự thật.
Vậy làm thế nào Rosetta lại có thể di chuyển theo hình tam giác? Gian lận mà thôi. Vài ngày một lần, phi thuyền lại sử dụng ống phóng (thrusters) để rẽ ở mỗi góc của hình tam giác. Rosetta sẽ giữ khoảng cách 100 km với sao chổi trong hai tuần trước khi rút ngắn xuống 70 km. Các cạnh dài của hình tam giác và lượng nhiên liệu cần đốt cháy để rẽ ở các góc sẽ cho phép người điều khiển tàu quan sát ảnh hưởng từ trọng lực của sao chổi và xác định khối lượng (mass) của nó. Vấn đề càng phức tạp khi sao chổi có hình dáng kỳ quái khiến trọng trường (gravitational field) của nó cũng bất thường. Tháng sau, khi đã xác định được khối lượng và hiểu được trọng trường của sao chổi, Rosetta sẽ đi vào một quỹ đạo tròn với khoảng cách 30 km. Sau khi quan sát thêm, phi thuyền sẽ chuyển qua một quỹ đạo elip với điểm gần nhất cách sao chổi 10 km.
Về kỹ thuật, đường bay của Rosetta không phải một quỹ đạo thực sự vì nó không di chuyển dưới một mình ảnh hưởng của trọng lực như cách Mặt Trăng quay quanh Trái Đất hay Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Nhưng khi bạn đã mất tới 10 năm bay quanh (loop) hệ Mặt Trời chỉ để đuổi kịp một sao chổi, bạn hẳn không muốn làm hỏng chuyện (muck up) vào phút chót. Vì thế, Rosetta đang thận trọng (gingerly) tiếp cận con mồi (quarry) với đường bay tam giác kỳ quái của mình.
Đăng Duy
The Economist
Bài trước: Vì sao xe điện chỉ phí tiền?
Tags: economics
1 Comments