Vệ tinh NISAR ghi lại cảnh núi lửa thức giấc sau 500 năm

Tại bán đảo Kamchatka thuộc khu vực ven biển Thái Bình Dương của Nga, ngọn núi lửa đôi Krasheninnikov đã giữ trạng thái im lìm suốt từ khoảng năm 1550. Tuy nhiên, sau trận động đất mạnh 8,8 độ vào ngày 30 tháng 7 năm 2025 tại khu vực biển lân cận, một trong hai đỉnh núi lửa này đã bất ngờ thức giấc. Chỉ vài ngày sau, dòng dung nham nóng chảy cùng lớp đất đá nát bắt đầu phun trào liên tục về phía đông, đánh dấu đợt hoạt động trở lại đầu tiên sau gần năm thế kỷ. [1]

Để theo dõi sự biến đổi địa hình diễn ra ở vùng đất xa xôi này, sứ mệnh NISAR – hợp tác giữa NASA (Mỹ) và ISRO (Ấn Độ) – đã sử dụng công nghệ ra-da mở rộng tổng hợp (SAR) để quan sát từ độ cao 747 km so với mặt đất. Nhờ khả năng phát sóng vi ba xuyên qua tuyết phủ và mây mù, NISAR đã liên tục chụp lại các khoảng khắc phát triển của dòng dung nham, cung cấp những hình ảnh sắc nét từ không gian. [1]

Trận động đất kích hoạt ngọn núi lửa im lìm

Bán đảo Kamchatka nổi tiếng với hàng chục ngọn núi lửa đang hoạt động, hầu hết đều được lắp đặt các thiết bị giám sát mặt đất liên tục do tần suất phun trào dày đặc. Dù vậy, Krasheninnikov lại là một ngoại lệ vì suốt gần 500 năm qua ngọn núi này hoàn toàn không có dấu hiệu bùng phát. Trận động đất 8,8 độ vào cuối tháng 7 năm 2025 được cho là cú hích địa chất đã chấn động và đánh thức hệ thống magma bên dưới ngọn núi lửa đôi này. [1]

Ngay sau khi vụ phun trào bắt đầu từ miệng núi lửa phía bắc, dòng dung nham và mảnh vụn đá bắt đầu trào ra ngoài. Vệ tinh NISAR, lúc đó đang hoàn tất những bước kiểm tra cuối cùng sau khi phóng để đi vào vận hành chính thức từ ngày 25 tháng 12 năm 2025, đã lập tức đưa ngọn núi lửa này vào phạm vi theo dõi trọng điểm. [1]

Hình ảnh tua nhanh từ 17 khung hình ra-da

Mỗi 12 ngày, vệ tinh NISAR thực hiện hai lượt đi qua khu vực này: một lượt từ nam lên bắc và một lượt từ bắc xuống nam. Mỗi lần đi qua, thiết bị ra-da lại chụp lại một bức ảnh chi tiết tại cùng một vị trí trên quỹ đạo. Các nhà khoa học đã ghép 17 khung hình thu thập được từ thời điểm vận hành đến giữa tháng 8 để tạo thành một đoạn video tua nhanh. [1]

Hình ảnh chuyển động cho thấy quá trình dung nham lấp đầy một lõm núi lửa (caldera) nhỏ hơn ở bên trong, sau đó tràn qua miệng núi lớn hơn rồi xòe rộng thành hình quạt về hướng đông. Ngoài ra, dữ liệu ra-da còn phát hiện một nhánh dung nham khác chảy theo hướng tây bắc, vốn đã hình thành từ trước khi bức ảnh NISAR đầu tiên được ghi lại. [1]

Nguyên lý sóng vi ba xuyên qua mây mù và tuyết phủ

Khác với các vệ tinh quang học bị hạn chế bởi mây mù hoặc bóng đêm, công nghệ SAR của NISAR hoạt động bằng cách phát ra hàng nghìn xung sóng vi ba mỗi giây xuống Trái Đất và nhận lại tín hiệu phản xạ. Kỹ thuật xử lý SAR kết hợp nhiều tín hiệu thu được trên cùng một khu vực để làm rõ hình ảnh, tương tự như cách ống kính điều chỉnh nét cho một vật thể đang bị mờ. [1]

Trong ảnh ra-da, dung nham hiện lên sáng hơn hẳn so với bề mặt xung quanh (vốn là tuyết hoặc đất trống tùy theo mùa) do đặc tính phản xạ sóng vi ba mạnh hơn. Mỗi điểm ảnh (pixel) trong khung hình tương ứng với một khoảng diện tích khoảng 10 mét nhân 10 mét trên mặt đất, tương đương một nửa kích thước của một sân quần vợt. [1]

Công nghệ ra-da băng tần kép trên vệ tinh NISAR

NISAR là sứ mệnh không gian độc lập đầu tiên mang theo hai hệ thống ra-da băng tần khác nhau: băng tần L (sóng dài) và băng tần S (sóng ngắn). Cả hai hệ thống đều khai thác chung một bộ phản xạ ăng-ten dạng trống khổng lồ đường kính 12 mét – bộ phản xạ ra-da lớn nhất mà NASA từng đưa vào vũ trụ. Trong sứ mệnh này, JPL (phòng thí nghiệm thuộc Caltech quản lý cho NASA) chịu trách nhiệm về băng tần L cùng ăng-ten, còn ISRO cung cấp thân vệ tinh và băng tần S. [1]

Hai băng tần này hỗ trợ lẫn nhau nhờ bước sóng khác biệt. Bước sóng dài của băng tần L có thể xuyên qua tán lá cây để ghi nhận hình ảnh mặt đất bên dưới, trong khi băng tần S thu thập thông tin của chính tán cây tùy thuộc vào kích thước lá. Dữ liệu băng tần L của sứ mệnh được lưu trữ và phân phối công khai tại Trung tâm Lưu trữ Hoạt động Phân tán Trung tâm Ra-da Alaska ở Fairbanks. [1]

Ý nghĩa của dữ liệu không gian trong cảnh báo thảm họa

Ví dụ, hãy tưởng tượng việc quan sát một vụ sạt lở hay trào dung nham ở vùng núi cao hẻo lánh mà không có thiết bị mặt đất; khi đó các vệ tinh quỹ đạo như NISAR đóng vai trò là những mắt thần liên tục. So với thời điểm nhiều thập kỷ trước khi dữ liệu ra-da rất khó tiếp cận, tần suất chụp thấp và độ phân giải kém, hiện nay dữ liệu ra-da được xử lý sắc nét tới góc vài mét và dễ dàng truy cập qua điện toán đám mây. [1]

Theo nhà địa vật lý Matthew Pritchard từ Đại học Cornell, thành viên nhóm khoa học NISAR, tính ổn định và nhất quán của dữ liệu — đều đặn hai lần mỗi 12 ngày ở chế độ phân giải cao và theo hai hướng quan sát — chính là yếu tố cốt lõi giúp theo dõi sát sao các nguy cơ tự nhiên. Việc giám sát hơn 1.300 ngọn núi lửa ngầm và trên biển khắp hành tinh giúp nâng cao khả năng ứng phó khẩn cấp cũng như hỗ trợ nghiên cứu khoa học địa chất trên toàn cầu. [1]