Bạn đã bao giờ tự hỏi các nhà thám hiểm vũ trụ tìm đường đi qua những khoảng cách bao la như thế nào, ngay cả tại những hệ sao xa xôi?

Trên Trái Đất, chúng ta dựa vào bản đồ và GPS để định hướng, nhưng trong không gian, điều này lại là một thách thức hoàn toàn khác. Không gian không thể đoán trước, và không có "ứng dụng bản đồ không gian" để hướng dẫn tàu vũ trụ.

Tuy nhiên, khi nhân loại tiến xa hơn vào vũ trụ, chúng ta đã phát triển nhiều phương pháp để giúp tàu vũ trụ tìm đường. Hãy cùng khám phá một số kỹ thuật định vị không gian đáng kinh ngạc này nhé!

Nam châm chỉ đường trên bầu trời

Từ thời xa xưa, chúng ta đã sử dụng la bàn để tìm đường, và hóa ra, một phiên bản của ý tưởng này cũng hoạt động trong không gian! Trong quỹ đạo thấp của Trái Đất, từ trường của Trái Đất vẫn đủ mạnh để hướng dẫn các tàu vũ trụ và vệ tinh. Những cỗ máy này dựa vào từ trường Trái Đất, tương tự như cách mà một chiếc la bàn hoạt động trên mặt đất. Chúng cũng được trang bị các cảm biến chân trời hồng ngoại, giúp xác định khoảng cách giữa tàu vũ trụ và Trái Đất. Với những công cụ này, chúng ta đã làm chủ được khả năng định vị chính xác ở gần Trái Đất. Thật thú vị phải không nào?

Trái Đất như một bộ điều khiển từ xa

Nhưng khi chúng ta đi xa hơn khỏi Trái Đất, như đến Mặt Trăng hoặc sao Hỏa, từ trường Trái Đất không còn nhiều tác dụng. Mặt Trăng, chẳng hạn, có từ trường rất yếu, vì vậy tàu vũ trụ phải dựa vào tín hiệu radio để định vị. Khi một vệ tinh hoặc tàu vũ trụ di chuyển trong không gian, nó gửi tín hiệu radio về Trái Đất. Tín hiệu này truyền với tốc độ ánh sáng, nhưng phải mất một chút thời gian để đến các trạm nhận trên Trái Đất do khoảng cách xa xôi. Bằng cách đo sự chênh lệch nhỏ về thời gian đến, các trạm trên Trái Đất có thể xác định vị trí của tàu vũ trụ. Sau đó, tàu vũ trụ điều chỉnh hướng đi dựa trên thông tin này. Thật đáng kinh ngạc khi một tín hiệu radio đơn giản có thể giúp chúng ta điều hướng vũ trụ!

Tự định vị trong không gian sâu

Khi chúng ta gửi tàu vũ trụ đến những nơi xa hơn sao Hỏa, như các hành tinh xa xôi hoặc vùng ngoài cùng của Hệ Mặt Trời, tín hiệu radio trở nên kém tin cậy hơn do khoảng cách khổng lồ. Điều này đồng nghĩa rằng tàu vũ trụ phải học cách tự định vị. Đây là lúc các hệ thống định vị quán tính phát huy tác dụng. Các hệ thống này sử dụng chuyển động và gia tốc của tàu vũ trụ để xác định đường đi. Tuy nhiên, cũng giống như cố gắng đi bộ mà nhắm mắt, sai số sẽ tích lũy theo thời gian, nghĩa là tàu vũ trụ cần sự hỗ trợ để hiệu chỉnh. Để làm được điều này, tàu vũ trụ so sánh các quan sát của nó về các ngôi sao và hành tinh với các biểu đồ sao chi tiết, cung cấp vị trí chính xác của các thiên thể. Với thông tin này, chúng có thể xác định chính xác vị trí và vận tốc. Các sứ mệnh như tàu Juno của NASA (đang trên đường tới sao Mộc) sử dụng phương pháp này để giữ đúng hướng.

Lắng nghe “nhịp tim” của các ngôi sao

Khi tàu vũ trụ vượt ra ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta, chúng không thể dựa vào các biểu đồ sao trên Trái Đất nữa. Nhưng đừng lo, các nhà khoa học đã phát triển một cách mới đầy cách mạng để định vị trong không gian sâu—bằng cách sử dụng định vị pulsar! Pulsar là các loại sao neutron đặc biệt phát ra tia X đều đặn theo nhịp. Những nhịp này có thể hoạt động như một chiếc đồng hồ vũ trụ, cho phép tàu vũ trụ xác định vị trí của nó so với các ngôi sao này. Điều thú vị là khi một tàu vũ trụ di chuyển gần hơn đến một pulsar, nó nhận được nhịp nhiều hơn (giống như âm thanh của nhịp tim tăng lên), và khi nó di chuyển ra xa, nhịp giảm đi. Bằng cách theo dõi nhiều pulsar cùng một lúc, tàu vũ trụ có thể sử dụng chúng như những "cột mốc" để xác định vị trí và hướng đi. Phương pháp này có tiềm năng trở thành bước đột phá lớn trong khám phá không gian. Thực tế, các tàu Voyager 1 và Voyager 2 của NASA, vốn đã rời khỏi Hệ Mặt Trời, đã sử dụng dữ liệu từ pulsar để theo dõi vị trí của chúng. Thật thú vị phải không?

Định vị tương lai trong không gian sâu

Nhìn về tương lai, không còn nghi ngờ gì nữa rằng việc khám phá của con người sẽ vượt xa khỏi phạm vi Hệ Mặt Trời. Trong tương lai xa, khi con người có thể định cư trên các hành tinh ở những hệ sao khác, chúng ta sẽ cần những cách mới để điều hướng trong không gian bao la. Nhưng đừng lo! Bằng cách sử dụng những nguyên tắc định vị tương tự, chúng ta có thể tận dụng từ trường của các hành tinh mới, các trạm mặt đất địa phương và thậm chí cả các pulsar gần đó để tạo nên “bản đồ” của các hệ sao xa lạ. Những công cụ vũ trụ này có thể giúp chúng ta chỉ đường, cho phép chúng ta tìm kiếm những nơi định cư mới giữa các vì sao.

Kết luận

Từ việc sử dụng từ trường Trái Đất đến việc dựa vào pulsar cách hàng năm ánh sáng, nhân loại đã phát minh ra những cách định vị vô cùng sáng tạo trong vũ trụ. Khi công nghệ của chúng ta ngày càng phát triển và khám phá không gian mở rộng, chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi chúng ta có thể du hành xa hơn chúng ta từng tưởng tượng. Và ai biết được? Trong tương lai không xa, chúng ta thậm chí có thể gọi một hành tinh khác là nhà. Đến lúc đó, chúng ta sẽ tiếp tục khám phá vũ trụ, từng hệ thống định vị một. Này Lykkers, bạn nghĩ sao về những phương pháp định vị không gian tuyệt vời này? Bạn đã sẵn sàng cho bước nhảy tiếp theo vào các vì sao chưa? Hãy cho chúng tôi biết suy nghĩ của bạn nhé!