[비즈한국] Vào ngày 25 tháng 3 vừa qua, Hội nghị Chiến lược Vũ trụ Hàn Quốc đã được tổ chức tại Trung tâm Vũ trụ Naro, tỉnh Jeonnam. Tổng thống Moon Jae-in đã có bài phát biểu kỷ niệm và có một tuyên bố đầy thú vị.
“Chúng ta sẽ xem xét tính khả thi và lập kế hoạch thám hiểm tiểu hành tinh Apophis, vốn sẽ tiếp cận Trái đất vào năm 2029.”
Việc một nguyên thủ quốc gia nhắc đích danh một thiên thể cụ thể và mang tính chuyên môn cao như ‘Apophis’, thay vì những tuyên bố mơ hồ như “Chúng tôi sẽ nỗ lực phát triển vũ trụ” hay “Chúng tôi cũng sẽ lên Mặt trăng”, đã thu hút sự chú ý của dư luận.
Apophis vốn là tên của một ác thần đáng sợ trong thần thoại Ai Cập, kẻ đối đầu với thần Mặt trời ‘Ra’. Người ta kể rằng ngày và đêm luân phiên nhau là do thần Ra và thần bóng tối Apophis đuổi bắt nhau. Cái tên Apophis cũng rất phù hợp với nguồn gốc đáng sợ của nó: đây là tên của tiểu hành tinh đe dọa nhất có khả năng va chạm với Trái đất trong tương lai gần.
Thế nhưng, thật đáng ngạc nhiên, Hàn Quốc hiện đang xây dựng một kế hoạch thám hiểm quy mô lớn nhằm gửi tàu thăm dò đến tiểu hành tinh này vào năm 2029, thời điểm Apophis lướt qua sát cạnh Trái đất. Vượt ra ngoài những bản thiết kế đơn thuần, nhiều sự chuẩn bị thực tế cho dự án thám hiểm Apophis đang được các nhà nghiên cứu trong nước thực hiện. Liệu Apophis có thực sự va chạm với Trái đất? Và liệu Hàn Quốc có thể gửi tàu thăm dò đến “gã khổng lồ” đáng sợ đó hay không?
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch gửi tàu thăm dò hướng tới tiểu hành tinh Apophis khi nó tiến gần Trái đất vào năm 2029. Liệu kế hoạch thám hiểm tiểu hành tinh của nước ta có thể thành công?
Trước mắt, có vẻ như Trái đất vẫn đang gặp may
Trong số các tiểu hành tinh, những thiên thể có quỹ đạo cắt ngang quỹ đạo Trái đất và có nguy cơ va chạm nếu không may mắn được gọi là Thiên thể gần Trái đất (Near Earth Objects, NEO). Đặc biệt, những tiểu hành tinh có khoảng cách tiếp cận gần nhất dưới 0,05AU (gấp 20 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng), có độ sáng lớn hơn cấp 22 và kích thước lớn, được phân loại là thiên thể gây nguy hiểm cho Trái đất. Những mảnh vụn tiểu hành tinh nhỏ hầu hết sẽ bốc cháy trong khí quyển nên không đáng lo ngại, nhưng nếu kích thước khoảng hơn 100m và sáng hơn cấp 22, chúng có thể trở thành mối đe dọa chết người. Cho đến nay, đã có hơn 2.000 thiên thể có khả năng gây nguy hiểm như vậy được xác định.
Thật đáng sợ khi biết có nhiều thiên thể nhỏ đang nhắm vào Trái đất đến thế! Vì chúng ta vẫn trải qua những ngày bình yên nên rất dễ lãng quên thực tế rằng có những mối đe dọa đang tồn tại ngoài vũ trụ. Tuy nhiên, Trái đất đang phải đối mặt với nhiều nguy cơ hơn chúng ta tưởng. Có thể nói, chúng ta đang may mắn sống sót qua những thời khắc nguy hiểm mỗi ngày.
99942 Apophis là thiên thể đại diện nổi tiếng nhất trong số đó. Được phát hiện lần đầu vào năm 2004, Apophis là một tiểu hành tinh có kích thước khoảng 300m, một tảng đá khổng lồ lớn hơn cả tòa nhà 63 Building. Mức độ nguy hiểm của các thiên thể gần Trái đất được xếp hạng từ 1 đến 10 dựa trên xác suất va chạm và động năng của tiểu hành tinh. Phương pháp này được gọi là Thang đo Torino. Khi mới được phát hiện vào năm 2004, Apophis được ước tính có tới 2,7% khả năng va chạm với Trái đất vào năm 2029. Đây là tiểu hành tinh đầu tiên đạt mức 4 trên thang đo Torino. Vì vậy, Apophis được biết đến như một thực thể đáng sợ có khả năng mang lại thảm họa thực tế cho Trái đất. Dường như vị thần bóng tối Apophis trong thần thoại Ai Cập đã tái sinh dưới hình dạng một thiên thể. Nếu Apophis thực sự va chạm với Trái đất, dù không gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt như thời khủng long, chắc chắn nó cũng sẽ dẫn đến kết cục kinh hoàng. Theo dự đoán của NASA, nếu va chạm xảy ra, sức công phá sẽ vượt quá 100.000 lần quả bom nguyên tử Hiroshima, khiến toàn bộ Trái đất chao đảo.
Tuy nhiên, rất may là các quan sát bổ sung sau đó đã giúp cập nhật liên tục các ước tính về quỹ đạo tương lai của Apophis. Nguy cơ va chạm vào năm 2029 được công bố lần đầu vào tháng 12 năm 2004 đã bị loại bỏ. Mặc dù vậy, các giả thuyết về khả năng va chạm vào năm 2036 và 2068, muộn hơn một chút, lại xuất hiện, khiến nhân loại tiếp tục bất an. Nhưng may mắn thay, hiện tại chúng ta có thể tạm yên tâm. Theo kết quả phân tích cập nhật với dữ liệu khổng lồ từ các quan sát radar bổ sung gần nhất vào tháng 3 năm 2021, xác suất để Trái đất và Apophis va chạm trực tiếp trong ít nhất 100 năm tới, tính từ sau năm 2068, là gần như bằng không, với tỉ lệ một phần vài trăm triệu.
Khi đến năm 2029, thời điểm từng được dự đoán là sẽ xảy ra va chạm, vào ngày 13 tháng 4, Apophis sẽ tiếp cận Trái đất ở khoảng cách rất gần. Nó sẽ tiến sát đến 32.000km so với Trái đất. Điều này còn gần hơn cả các vệ tinh địa tĩnh đang bay quanh Trái đất! Một tiểu hành tinh bay sát Trái đất hơn cả vệ tinh nhân tạo do con người phóng lên! Nó bay sát đến mức nếu thời tiết thuận lợi, chúng ta thậm chí có thể nhìn thấy nó bằng ống nhòm, thậm chí ở khu vực châu Á có thể nhìn thấy bằng mắt thường vì độ sáng biểu kiến đạt tới cấp 3. Dù may mắn là nó sẽ không va chạm trực tiếp, nhưng nếu không may, quỹ đạo của một số vệ tinh có thể bị chệch đi đôi chút do trọng lực của Apophis. Dù thế nào, theo kết quả giám sát mới nhất, Trái đất có vẻ sẽ vẫn "gặp may" trong 100 năm tới. Tất nhiên, không ai biết trước được liệu dự đoán đầy hy vọng này có bị đảo lộn hay không.
Tại sao dự đoán lại thay đổi liên tục như vậy?
Vậy tại sao các dự đoán lại thay đổi liên tục? Liệu chúng ta có thể tin tưởng vào những dự đoán của các nhà thiên văn học bảo vệ Trái đất?
Apophis và nhiều tiểu hành tinh nhỏ khác không có hình dạng tròn trịa mà là hình dạng dài, méo mó và bất thường. Chúng có thể được coi là những củ khoai tây hay củ khoai lang khổng lồ trôi dạt trong vũ trụ. Những tiểu hành tinh này tự quay quanh các trục quay bất thường. Do đó, diện tích bề mặt phản chiếu ánh sáng Mặt trời thay đổi theo chu kỳ. Khi quan sát một tiểu hành tinh đang tự quay, ta thấy độ sáng của nó tăng giảm theo chu kỳ, và từ đó có thể ước tính chu kỳ tự quay.
Theo các quan sát gần đây, chu kỳ tự quay của chính Apophis rất dài, khoảng 260 giờ. Tuy nhiên, chu kỳ tuế sai (precession), nơi trục quay bị lệch khiến toàn bộ tiểu hành tinh bị rung lắc, lại rất ngắn, khoảng 27 giờ. Apophis đang tiến hành những cú nhào lộn (tumbling) đầy rung lắc khi quay với tốc độ khá nhanh.
Nếu tiểu hành tinh quay và rung lắc như vậy, việc dự đoán quỹ đạo tương lai sẽ trở nên khó khăn hơn. Tiểu hành tinh quay quanh quỹ đạo nhờ lực hấp dẫn của Mặt trời, nhưng nó cũng chịu ảnh hưởng của ánh sáng Mặt trời. Tiểu hành tinh hấp thụ ánh sáng Mặt trời và tái phát xạ năng lượng đó dưới dạng bức xạ. Quá trình giải phóng năng lượng nhiệt này tạo ra một loại lực đẩy theo hướng ngược lại cho tiểu hành tinh. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng Yarkovsky. Phần bề mặt ban ngày (hướng về phía Mặt trời) và phần bề mặt ban đêm (quay lưng lại phía Mặt trời) của tiểu hành tinh có nhiệt độ khác nhau, dẫn đến lượng năng lượng nhiệt bức xạ ra không gian cũng khác nhau. Sự mất cân đối này có thể ảnh hưởng liên tục đến quỹ đạo của tiểu hành tinh.
Tàu thăm dò Rosetta, vốn đã ghé thăm sao chổi 67P vào năm 2014, đã thực sự ghi lại được những thay đổi năng động trên bề mặt sao chổi khi chịu ảnh hưởng của hiệu ứng Yarkovsky. Băng trên bề mặt sao chổi tan chảy khi nhận ánh sáng Mặt trời, thường xuyên tạo ra các tia phản lực mạnh. Người ta cũng ghi nhận những thay đổi địa hình lớn nhỏ do nhiệt và năng lượng bức xạ khiến một phần vách đá của sao chổi sụp đổ hoặc vị trí các tảng đá di chuyển! Ai đã di chuyển những tảng đá trên sao chổi không người này? Thủ phạm chính là bức xạ nhiệt từ ánh sáng Mặt trời. Bằng cách so sánh cùng một khu vực trên bề mặt sao chổi 67P chụp cách nhau chỉ 1-2 năm, chúng ta có thể thấy rõ những thay đổi địa hình. Bản đồ của sao chổi cũng cần được cập nhật liên tục.
Vấn đề là Apophis không phải là một thiên thể tròn trịa gọn gàng mà là một tảng đá có hình dạng phức tạp và méo mó. Hơn nữa, Apophis đang rung lắc với tốc độ khá nhanh, làm thay đổi diện tích bề mặt tiếp nhận ánh sáng Mặt trời từng giây. Cuối cùng, việc ước tính hướng và cường độ của hiệu ứng Yarkovsky mà Apophis nhận được trở nên rất khó khăn.
Hơn nữa, ngay cả khi không va chạm trực tiếp với Trái đất, việc lướt qua sát cạnh Trái đất cũng có thể ảnh hưởng lớn đến sự thay đổi quỹ đạo của Apophis. Giống như các tàu thăm dò lợi dụng trọng lực của sao Mộc để thực hiện các thao tác chuyển quỹ đạo (flyby), Apophis cũng có thể nhận thêm hoặc mất đi vận tốc nhờ trọng lực của Trái đất. Việc lướt qua sát cạnh Trái đất là thời điểm đáng mừng vì chưa xảy ra va chạm ngay lập tức, nhưng đây cũng là khoảnh khắc đầy lo âu vì quỹ đạo sẽ bị thay đổi đáng kể, khiến việc theo dõi quỹ đạo sau đó trở nên khó khăn.
Thú vị là, nếu nhìn vào hình dạng của Apophis được quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến Arecibo năm 2013, người ta cho rằng nó không chỉ đơn thuần là hình củ khoai tây dài, mà còn có hình dạng "cánh thùy kép" (double lobe) với hai khối gắn kết với nhau giống như sao chổi 67P. Nếu thực sự là một tiểu hành tinh gồm hai khối nhỏ gắn liền, việc dự đoán tương lai của Apophis sẽ càng nan giải hơn. Khi đi ngang qua Trái đất, những vụ sụp đổ hoặc sạt lở lớn nhỏ trên bề mặt Apophis có thể xảy ra do lực hấp dẫn mạnh mẽ của Trái đất. Khi đó, hình dạng tiểu hành tinh có thể thay đổi đáng kể do địa hình bị phá vỡ. Khi đó, diện tích bề mặt tiểu hành tinh nhận ánh sáng Mặt trời lại thay đổi lớn, khiến việc dự đoán ảnh hưởng của hiệu ứng Yarkovsky sau đó càng thêm khó khăn.
Hơn nữa, nếu ở dạng cánh thùy kép này, nó có thể gây ra vấn đề lớn nếu trong tương lai gần, Apophis được xác nhận là mối đe dọa thực tế và chúng ta cần bảo vệ Trái đất. Nếu thử nghiệm phương pháp như trong phim ‘Armageddon’ hay ‘Deep Impact’—ném bom trực tiếp hoặc tác động lực mạnh để làm chệch quỹ đạo tiểu hành tinh—thì một tiểu hành tinh dạng cánh thùy kép có thể bị vỡ làm đôi. Việc truy vết các khối đã bị vỡ sẽ càng khó khăn hơn và có thể dẫn đến một kết cục kinh hoàng ngoài dự tính. Dự án cứu Trái đất có thể lại trở thành con đường dẫn đến đại thảm họa cho hành tinh chúng ta.
Chính vì những yếu tố phức tạp này mà quỹ đạo dự kiến của các tiểu hành tinh gây nguy hiểm gần Trái đất, bao gồm Apophis, buộc phải thay đổi đáng kể mỗi khi có kết quả quan sát mới nhất được phản chiếu. Do đó, để giám sát quỹ đạo dự kiến của Apophis một cách chắc chắn nhất, cần phải quan sát radar liên tục khi nó lướt qua Trái đất vào năm 2029, và nếu có thể, cần phóng tàu thăm dò trực tiếp để xác định chính xác thành phần cấu tạo và bản đồ địa hình của Apophis. Và Hàn Quốc đang chuẩn bị cho một nỗ lực đầy tham vọng cho cuộc thám hiểm táo bạo đó.
Nếu không có công nghệ bay xa, hãy đi đến thiên thể tự tìm đến Trái đất!
Rất may, chúng ta có thể tận dụng việc Apophis bay sát Trái đất vào năm 2029 như một sân khấu thám hiểm vũ trụ tuyệt vời. Gần đây, Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc (KARI) và Viện Thiên văn và Khoa học Vũ trụ Hàn Quốc (KASI) đã bắt đầu xem xét nghiêm túc kế hoạch gửi tàu thăm dò đến Apophis. Với tư cách là một quốc gia đi sau trong lĩnh vực phát triển vũ trụ, phải thẳng thắn thừa nhận rằng Hàn Quốc chưa có đủ kinh nghiệm như Mỹ hay châu Âu để gửi tàu thăm dò chính xác ra ngoài sao Mộc hay xa hơn tới sao Diêm Vương ở rìa hệ Mặt trời. Mặc dù đã đạt được những tiến bộ đáng kinh ngạc trong việc phóng nhiều tên lửa đẩy và vệ tinh vào quỹ đạo thấp quanh Trái đất, nhưng việc đột ngột nhảy vọt sang thám hiểm không gian sâu mà không qua các bước trung gian là mục tiêu phi thực tế.
Từ góc độ đó, Apophis là một thiên thể rất đáng trân trọng và thú vị đối với quốc gia đi sau trong lĩnh vực phát triển vũ trụ như chúng ta. Vì chúng ta không nhất thiết phải bay ra ngoài không gian sâu xa xôi, mà thiên thể này sẽ tự bay đến gần sát Trái đất! Nó thậm chí còn tiến sát Trái đất hơn cả khoảng cách tới Mặt trăng, ở mức độ tương đương với vệ tinh địa tĩnh! Khoảng cách này hoàn toàn nằm trong tầm với của công nghệ vũ trụ Hàn Quốc hiện nay!
Tất nhiên, so với việc chỉ đặt vệ tinh vào quỹ đạo mục tiêu, việc đưa tàu thăm dò đến bên cạnh một tiểu hành tinh đang bay ngang qua Trái đất với vận tốc rất cao là công việc khó khăn hơn nhiều. Tuy nhiên, so với những mục tiêu quá sức như đột ngột gửi tàu thăm dò lên sao Hỏa hay đến sao Diêm Vương, đây là một kế hoạch thực tế và thú vị hơn nhiều.
Việc thám hiểm tiểu hành tinh đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong khía cạnh thám hiểm vũ trụ hệ Mặt trời và phát triển tài nguyên. Tàu thăm dò Hayabusa2 của JAXA (Nhật Bản) đã tiếp cận tiểu hành tinh Ryugu gần Trái đất vào năm 2018 và lấy mẫu tiểu hành tinh thành công. Hai năm sau, vào tháng 9 năm 2020, viên nang chứa mẫu đã trở về Trái đất an toàn và hạ cánh xuống sa mạc Úc. Gần đây, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã công bố kết quả rằng họ có thể tìm thấy manh mối về nguồn gốc thực sự của nước trên Trái đất — điều mà các cuộc thám hiểm sao chổi trước đây đã thất bại — từ chính những mẫu tiểu hành tinh Ryugu đó. Vào tháng 10 năm 2020, tàu thăm dò OSIRIS-REx của NASA đã thực hiện cú chạm xuống bề mặt tiểu hành tinh Bennu. Trong quá trình đó, nó đã thu thập các mẫu vật văng ra do ảnh hưởng của cú va chạm, và viên nang chứa các mẫu đó dự kiến sẽ trở về Trái đất vào năm 2023.
Như vậy, một chương mới trong thám hiểm tiểu hành tinh gần đây đã mở ra. Tiểu hành tinh, vốn lưu giữ nguyên vẹn các vật chất từ thời kỳ đầu của hệ Mặt trời, không chỉ cung cấp manh mối khoa học về sự hình thành và nguồn gốc của hệ Mặt trời, mà còn được kỳ vọng là kho báu tài nguyên với các loại khoáng sản và kim loại hiếm mà trên Trái đất ít thấy. Do đó, hiện nay nhiều công ty còn lên kế hoạch nghiên cứu đến mức đưa tiểu hành tinh vào quỹ đạo gần Trái đất để khai thác tài nguyên liên tục. Thám hiểm tiểu hành tinh đang trở thành ngôi sao mới của thám hiểm vũ trụ thế kỷ 21.
Hơn nữa, đây không phải là tiểu hành tinh nào khác mà chính là Apophis, thực thể đáng sợ đã được cho là có khả năng phá hủy Trái đất trong tương lai gần! Thật là một cuộc thám hiểm đầy hấp dẫn! Để lập kế hoạch chi tiết về cách bảo vệ Trái đất an toàn nhất—liệu có nên bắn tên lửa vào tiểu hành tinh, hay gửi tàu thăm dò để tận dụng trọng lực làm chệch quỹ đạo—khi Apophis được xác nhận là mối đe dọa thực tế, chúng ta cần nắm bắt chính xác các đặc điểm và lập bản đồ của nó. Cuối cùng, nếu cuộc thám hiểm Apophis của Hàn Quốc thành công theo đúng kế hoạch vào năm 2029, đó có thể trở thành dự án hấp dẫn nhất được thực hiện vì sự tồn vong của toàn nhân loại trước mối đe dọa thực tế nhất trong tương lai gần, một dự án diễn tập phòng thủ Trái đất.
Điều thực sự quan trọng là…
Ở đây, tôi muốn đặt ra một câu hỏi quan trọng. Nếu kế hoạch tiến triển tốt và tàu thăm dò Apophis của Hàn Quốc bay vào vũ trụ vào năm 2029, có lẽ nhiều cơ quan truyền thông trong nước sẽ chỉ tập trung vào những câu như “Cuối cùng thì chúng ta cũng đã lên được vũ trụ”. Tất nhiên, sự thật là “cuối cùng thì chúng ta cũng đã đi được” vào lĩnh vực phát triển vũ trụ vốn bị các quốc gia phát triển khác độc chiếm là điều vô cùng hấp dẫn. Đặc biệt, tôi đồng ý rằng đây là một chiến lược tốt để kích thích cảm xúc "yêu nước" (guk-bbong) đối với công chúng, đồng thời tạo sự đồng thuận cho tính chính đáng và việc đổ ngân sách khổng lồ vào phát triển vũ trụ của nước ta. Nhưng liệu chỉ vậy thôi có đủ không?
Nhà khoa học xã hội người Mỹ Dorothy Nelkin đã chỉ ra qua cuốn ‘Selling Science’ (Bán Khoa học) rằng việc nhìn nhận khoa học đơn thuần như cuộc đua tốc độ giữa các quốc gia hay thể thao Olympic là không đúng đắn. Tôi cũng đồng cảm với mối lo ngại đó. Liệu việc chỉ xem quá trình thám hiểm khoa học như cuộc cạnh tranh hệ thống, kích thích lòng yêu nước và reo hò có phải là tư duy lỗi thời, lạc hậu từ nửa thế kỷ trước, thời kỳ chạy đua thám hiểm Mặt trăng của Apollo hay không?
Mỹ đã đưa tổng cộng 6 lần phi hành gia nước mình lên bề mặt Mặt trăng, bắt đầu với Apollo 11 vào năm 1969. Thực tế, thoạt nhìn, thám hiểm Mặt trăng dễ bị lầm tưởng là cuộc thám hiểm vũ trụ với mục đích thuần túy khoa học như nghiên cứu kỹ thuật vũ trụ và địa chất Mặt trăng, nhưng thực tế không phải vậy. Nếu nhìn vào cách chính phủ và công dân Mỹ đối đãi với cuộc thám hiểm Apollo thời bấy giờ...