Kính thiên văn Roman đạt độ ổn định ngắm mục tiêu kỷ lục trong thử nghiệm

Làm thế nào để một kính thiên văn đang bay trong không gian có thể giữ cố định góc nhìn vào một điểm sáng mờ nhạt suốt nhiều giờ liền mà không bị lệch đi dù chỉ một phần nhỏ của độ? Trong các thử nghiệm được thực hiện từ giữa tháng 9 năm 2026, Kính thiên văn vũ trụ Nancy Grace Roman của NASA đã chứng tỏ khả năng giữ hướng ngắm với độ chính xác cao chưa từng có. Thành công này cùng với việc thiết bị ghi hình Coronagraph nhận những luồng sáng vũ trụ đầu tiên đánh dấu bước tiến then chốt trong chuẩn bị quan sát trực tiếp các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời. [1]

Độ chính xác ngắm mục tiêu ở mức kỷ lục

Đối với các thiết bị quan sát đặt trong không gian, việc duy trì tiêu điểm ổn định là yếu tố sống còn để thu được hình ảnh sắc nét. Trong đợt kiểm tra hệ thống hướng dẫn tinh vi từ ngày 15 đến ngày 21 tháng 9 năm 2026, kính thiên văn Roman đã giữ đài quan sát khóa chặt vào vùng trời mục tiêu với độ trôi góc nhìn nhỏ hơn 1/100.000 độ. Mức ổn định này được duy trì liên tục trong nửa giờ đối với quan sát trường rộng và lên tới tám giờ đối với thiết bị Coronagraph. [1]

Để giúp công chúng dễ hình dung, các chuyên gia tại NASA so sánh độ chính xác này tương đương với việc giữ một tia laser chiếu cố định vào một đồng xu từ khoảng cách khoảng 240 km. Khi hệ thống tiếp tục được hiệu chỉnh tối ưu trong tương lai, khả năng này dự kiến sẽ đạt mức tương đương khoảng cách 370 km. Sự tĩnh lặng tuyệt đối về mặt hướng ngắm giúp kính hội đủ ánh sáng từ các mục tiêu cực kỳ mờ mà không bị vệt mờ do chuyển động. [1]

Cơ chế phản hồi và tự điều chỉnh vi chuyển động

Để đạt được khả năng giữ hướng khóa chặt như vậy, Roman kết hợp giữa hệ thống điều khiển thái độ tổng thể và một cơ chế hướng dẫn tinh vi. Thiết bị khoa học chính của đài quan sát là Wide Field Instrument chứa 18 máy dò, trong đó một phần diện tích nhỏ của mỗi máy dò được dành riêng để theo dõi các ngôi sao chuẩn. Đây là những ngôi sao tham chiếu đã biết trước vị trí chính xác trên bản đồ thiên văn. [1]

Trong quá trình thu nhận hình ảnh, hệ thống hướng dẫn tinh vi liên tục đo đạc và cập nhật vị trí của các ngôi sao tham chiếu này khoảng bốn lần mỗi giây. Dữ liệu phản hồi tốc độ cao này được gửi về hệ thống điều khiển thái độ để kích hoạt các vi điều khiển, giúp đài quan sát lập tức triệt tiêu những độ trôi nhỏ phát sinh trong suốt thời gian phơi sáng kéo dài từ vài phút tới nhiều giờ. [1]

Thử nghiệm phương pháp định vị bằng quang phổ

Bên cạnh phương pháp theo dõi điểm sáng truyền thống, Roman còn được thiết kế để thử nghiệm một kỹ thuật định vị chưa từng áp dụng theo cách tương tự trên các kính thiên văn vũ trụ trước đây. Thay vì chỉ ghi nhận hình ảnh điểm đơn lẻ của sao chuẩn, hệ thống sẽ sử dụng mẫu phân bố bước sóng ánh sáng chi tiết, còn gọi là quang phổ. [1]

Do thiết bị của Roman vốn đã tích hợp khả năng đo phổ cho các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học, các kỹ sư đã tận dụng chính tính năng này để làm tín hiệu định vị. Việc tận dụng dữ liệu quang phổ giúp kính xác định vị trí trong không gian với độ chính xác cao hơn mà không cần lắp đặt thêm một thiết bị hướng dẫn riêng biệt. [1]

Thiết bị Coronagraph thu nhận luồng sáng vũ trụ đầu tiên

Đến ngày 22 tháng 9 năm 2026, đài quan sát tiếp tục cho thiết bị Coronagraph đón nhận luồng sáng vũ trụ đầu tiên. Coronagraph là thiết bị được thiết kế nhằm dập tắt ánh sáng chói lóa từ các ngôi sao mẹ, cho phép ghi nhận ánh sáng yếu ớt phản xạ từ các hành tinh hoặc đĩa bụi xung quanh. Thiết bị này sở hữu quy trình ổn định nội bộ riêng, giúp duy trì môi trường quang học tĩnh hơn cả thiết bị quan sát trường rộng. [1]

Ban đầu, các máy dò của Coronagraph được giữ ở nhiệt độ ấm hơn bình thường để tránh việc các chất làm bẩn bám dính vào bề mặt. Sau khi xác nhận ánh sáng truyền qua hệ thống và căn chỉnh tiêu điểm, đội ngũ vận hành đã làm lạnh máy dò để tăng độ nhạy. Hình ảnh ghi nhận các ngôi sao trong Đám mây Magellan Lớn – một thiên hà lân cận – xác nhận Coronagraph có thể tạo ra hình ảnh lấy nét chính xác và hoạt động đúng thiết kế. [1]

Yêu cầu khắt khe khi tìm kiếm các thế giới ngoài Hệ Mặt Trời

Chụp ảnh trực tiếp các hành tinh ngoại vi luôn là một trong những thử thách lớn nhất của ngành thiên văn quan sát. Nguyên nhân là do độ sáng của ngôi sao mẹ lớn hơn hàng tỷ lần so với hành tinh quay quanh nó. Bất kỳ một chuyển động rung nhỏ hay sai lệch hướng ngắm nào cũng có thể khiến ánh sáng sao lọt qua bộ lọc của Coronagraph và làm nhòe mất tín hiệu mờ nhạt của hành tinh. [1]

Chuỗi thử nghiệm thành công vào tháng 9 năm 2026 đã xác nhận hệ thống cơ khí và quang học của Roman hoàn toàn đáp ứng được những tiêu chuẩn khắt khe này. Đây là nền tảng vững chắc để NASA tiếp tục tiến tới các thử nghiệm phức tạp hơn, chuẩn bị cho sứ mệnh khám phá sâu hơn vào vũ trụ trong những năm tới. [1]