EO-1: Con mắt ngoài không gian

Huy Lâm

 

Kể từ khi những chiếc phi thuyền đầu tiên đưa con người ra ngoài không gian cách nay hơn nửa thế kỷ thì đến lúc đó loài người mới thật sự nhìn thấy được hình dạng trái đất nơi mình đang sống qua những bức ảnh chụp từ bên ngoài không gian gửi về. Nay thì những loại ảnh chụp đó không còn là điều hiếm hoi nữa và các nhà khoa học hiện thời đã có đủ loại ảnh chụp để tha hồ nghiên cứu, trong đó có những hình ảnh với đầy đủ chi tiết từng mỗi cảnh quan, từng mỗi biến cố thiên nhiên – là nhờ ở sự làm việc miệt mài của những vệ tinh nhân tạo bay ngoài kia và được gắn trên đó là những hệ thống máy chụp ảnh hết sức tinh vi.

Một trong những vệ tinh đó là chiếc vệ tinh nhỏ bé mang tên Earth Observing-1. Như tên gọi của nó, công việc chính của vệ tinh này là quan sát trái đất, rồi chụp và gửi về cho các nhà nghiên cứu khoa học dưới đất những bức ảnh cần thiết.

Vệ tinh Earth Observing-1 hay ngắn gọn hơn là EO-1, đáng lẽ ra đã không còn hoạt động cho đến ngày hôm nay. Với một ngân sách rất eo hẹp dành cho nó, chiếc vệ tinh này đã bằng mọi cách khéo léo kéo dài tuổi thọ của nó tới 15 lần hơn dự tính ban đầu, và quan trọng hơn hết, nó đã làm thay đổi quan niệm cách người ta thu thập các hình ảnh chụp trái đất từ bên ngoài không gian ra sao.

Đến nay người ta đã gửi lên không gian hàng trăm, hàng ngàn vệ tinh nhân tạo bay quanh trái đất, theo dõi và chụp ảnh các giải đất địa lý, biển khơi và bầu khí quyển để sau đó gửi về cho các nhà nghiên cứu, các công ty và các cơ quan chính phủ. Có một số vệ tinh nhân tạo của nước Mỹ thuờng được giới nghiên cứu biết đến như Landsat, đã và đang thu thập hình ảnh của trái đất từ tháng 7, 1972 đến nay. Những vệ tinh nổi tiếng khác như Terra và Aqua, theo dõi và cứ mỗi một hay hai ngày lại chụp ảnh toàn bộ bề mặt của trái đất, và chiếc Orbiting Carbon Observator-2 làm công việc theo dõi lượng khí carbon dioxide của địa cầu. Riêng chiếc EO-1 được chế tạo như là một vệ tinh thử nghiệm bằng vào những kỹ thuật có thể làm được những công việc như những vệ tinh kia, nếu không muốn nói nhiều hơn, mà chi phí lại rẻ hơn nhiều.

EO-1  được trang bị loại ống kính chụp ảnh mới mà nay đang được sử dụng ở những vệ tinh khác như Landsat-8. Nó thử nghiệm những cách thức mới trong việc hiệu chỉnh các dữ liệu thu thập được, chia sẻ thông tin với những vệ tinh khác, và hơn hết là tự hoạt động một mình, không cần có người điều khiển.

Một trong những mục đích chính của EO-1 là xem xét khả năng của những hình ảnh siêu quang phổ để nghiên cứu về các hoạt động và biến đổi của trái đất. Nghĩa là EO-1 nhìn vào một loạt các hình chụp trái đất trong những bước sóng ánh sáng khác nhau rồi sau đó gom tất cả lại đểphân tích. Những ống kính chụp đa quang của các vệ tinh khác cũng có khả năng chụp trái đất trong nhiều bước sóng khác nhau nhưng lại không có khả năng phân tích như EO-1.

Kết quả của việc làm đó là hình ảnh của địa cầu trong những bức ảnh sắc sảo đầy màu sắc, mang lại cho các nhà nghiên cứu đầy đủ dữ liệu về hoạt động của thực vật, về tình trạng của các hệ sinh thái ra sao, nơi nào nạn cháy rừng đang lan tràn, nơi nào khí methane hoặc những loại khí thải khác đang bị rò rỉ, núi lửa nào đang chuẩn bị phun trở lại, và nhiều thứ khác liên quan đến trái đất.

Do EO-1 làm việc vừa mẫn cán vừa mang lại kết quả tốt, các nhà khoa học hiện đang thiết kế một vệ tinh khác để nối nghiệp EO-1, có tên gọi là Hyperspectral Infrared Imager, sẽ làm công việc là nghiên cứu các hệ sinh thái của thế giới.

Bên cạnh công việc thử nghiệm những kỹ thuật mới, EO-1 đôi lúc thế chỗ để làm một số công việc của các vệ tinh chị em có chức năng tinh vi hơn. Điểm đặc biệt của EO-1 là nó có thể bay ngang bất kỳ khu vực nhất định nào đó cứ mỗi hai tới năm ngày, và có thể nhắm ống kính vào bất cứ nơi đâu, vì vậy nó được xem là vệ tinh hữu dụng cho nghiên cứu khoa học và hỗ trợ khi có thảm họa thiên nhiên xảy ra. Một chiếc vệ tinh quan sát khác có tên Landsat chỉ có thể bay ngang và thu hình cùng một địa điểm mỗi 16 ngày. Do đó, có thể nói EO-1 là vệ tinh rất tiện dụng trong những trường hợp cấp bách. Một ví dụ điển hình là EO-1 đã chụp được những bức không ảnh đầu tiên của thành phố Sendai, Nhật Bản, sau vụ sóng thần xảy ra vào năm 2011.

Vệ tinh EO-1 còn chụp được những bức ảnh của núi lửa Eyjafjallajökull tại Iceland (Băng Đảo) trong lúc nó đang phun nhám thạch năm 2010.

Thực ra công việc “quan sát” trái đất của một vệ tinh phức tạp hơn là chỉ thuần tuý chụp ảnh. Vệ tinh EO-1 có khả năng cảm nhận được những sự vật như khoáng chất và tiến trình hoá học của quang học, và hệ thống điện toán của nó đan kết những dữ liệu thô này thành một khuôn bản mà các nhà khoa học có thể hiểu được. Một lợi điểm khác của EO-1 là máy ảnh của nó chụp bề mặt của trái đất thành nhiều ô nhỏ với chiều rộng chỉ hoảng 4 dặm, nhờ vậy mà những bức ảnh này đủ rõ nét để các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác những hệ sinh thái và những cộng đồng thực vật trong từng khu vực đó.

EO-1 có khả năng hiểu được sự biến đổi môi trường ảnh hưởng tới những hệ sinh thái này, đặc biệt là hiệu ứng của biến đổi khí hậu. Ảnh chụp của EO-1 cho thấy hoạt động của những cộng đồng thực vật tại thành phố Barrow, Alaska, và việc sinh sản của những loài thực vật ở đó thay đổi ra sao khi những lớp băng đá tan chảy.

Năm 2010, nhóm làm việc với EO-1 hợp tác với Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ để đưa những ảnh chụp của vệ tinh này ra cho công chúng sử dụng miễn phí. Chỉ riêng năm 2015, các nhà nghiên cứu và công chúng đã tải từ máy chủ về máy vi tính cá nhân 250,000 bức ảnh, và sử dụng chúng để nghiên cứu về lũ lụt và đất truồi, và để phân biệt những loài thực vật khác nhau mọc trong rừng và trên bình nguyên, và hiểu rõ hơn những thay đổi của thực vật tại những khu vực biên giới.

EO-1 cũng là vệ tinh quan sát trái đất đầu tiên biết tự đưa ra những quyết định dựa trên dữ liệu mà nó thu thập được. Ví dụ, nếu một nhà khoa học truyền lệnh cho EO-1 chụp ảnh một núi lửa đang phun, thì vệ tinh này có thể sử dụng nhu liệu cài đặt trong hệ thống của nó để quyết định có cần chụp thêm những bức ảnh theo lệnh từ bên dưới khi nó bay ngang qua cùng địa điểm trên mấy ngày sau đó hay không. Nhóm làm việc với EO-1 cũng thành lập một hệ thống nối kết vệ tinh của họ với những vệ tinh quan sát trái đất khác, để những vệ tinh này “nhắc nhở” nhau khi cần phải chụp ảnh để gửi về lại trái đất.

Kế hoạch ban đầu của nhóm làm việc là chỉ sử dụng EO-1 trong khoảng thời gian từ một cho tới một năm rưỡi và sau đó thì cho nó ngưng hoạt động, vì theo các kỹ sư NASA tính ra thì tới thời điểm đó vệ tinh sẽ có những trục trặc. Tuy nhiên, sau thời gian của dự tính ban đầu kia, EO-1 vẫn cứ tiếp tục âm thầm bay quanh trái đất, với một ngân sách hạn hẹp và một nhóm nhỏ kỹ sư và khoa học gia làm việc cùng với nó và xử lý những hình ảnh mà nó liên tục gửi về trái đất.

Khoảng tháng 2 năm 2011, thùng nhiên liệu của EO-1 bắt đầu cạn, và lẽ đương nhiên là nó cũng bắt đầu mất dần sức bay. Kể từ đó đến nay, nó bắt đầu bị mất dần độ cao, và càng ngày càng bị kéo xuống gần với tầng trên cùng của bầu khí quyển thì nó lại càng bay chậm hơn trong một tiến trình được gọi là “phân huỷ trong quỹ đạo”. Thông thường, một vệ tinh được cho ngưng hoạt động một khi nó đốt hết nhiên liệu không còn kiểm soát được đường bay của nó nữa, nhưng nhóm làm việc với vệ tinh này đã thuyết phục được NASA là cứ tiếp tục để nó bay tự do.

Và thậm chí đã bị coi là một vệ tinh chết, EO-1 vẫn tiếp tục chụp được những bức ảnh để giúp mở rộng thêm tầm hiểu biết cho các nhà nghiên cứu: Các kỹ sư có cơ hội để nghiên cứu tiến trình phân huỷ trong quỹ đạo trong những ngày cuối cùng của nó mà trước đây họ không có được với những vệ tinh khác. Năm ngoái, đã có một số nhà khoa học làm việc tại NASA tranh luận về việc sử dụng hết tối đa một vệ tinh quan sát mặt trăng cho tới khi nó tự bị đốt cháy trong bầu khí quyền, nhưng đề nghị này đã không được lắng nghe.

Người ta chính thức tắt máy hoạt động của EO-1 vào ngày 30 tháng 3 vừa qua, nhưng nó sẽ vẫn còn tiếp tục lơ lửng trong quỹ đạo của trái đất cho tới năm 2056, là lúc nó sẽ hạ xuống ở độ cao thấp nhất và sẽ bắt đầu bị đốt cháy trong bầu khí quyển.

Vệ tinh EO-1 được cho gắn những ống kính quan sát và đưa vào hoạt động ngay sau ngày khủng bố tấn công 11 tháng 9. Trong suốt thời gian hoạt động, nó chụp được những hình ảnh về trận lụt theo sau cơn bão Katrina. Nó cũng ghi lại hình ảnh tàn phá của cơn sóng thần sau khi ập vào bờ biển Nhật Bản năm 2011. Nó là vệ tinh đầu tiên lập bản đồ những ngọn núi lửa đang hoạt động từ ngoài không gian, và là vệ tinh đầu tiên truy theo dấu vết sự tái sinh của những cánh rừng bị tàn phá trước đây trong khu vực sông Amazon.

Nhưng như tất cả mọi thứ thuộc về thế gian này rồi cũng phải qua đi và EO-1 cũng không ngoài ngoại lệ. EO-1 đã chính thức ngưng hoạt động mặc dù vẫn còn nằm ở độ cao 440 dặm cách mặt đất. Thời gian hoạt động của nó là đúng 17 năm, dài quá hơn dự tính ban đầu của nhóm người tạo ra nó, và mặc dù chỉ là một vệ tinh thử nghiệm, EO-1 đã thu thập được biết bao nhiêu dữ liệu quý giá cho giới nghiên cứu trong quá trình hoạt động của nó. EO-1 có thể được coi như một kỳ công nhỏ của khoa học và rất xứng đáng với danh hiệu “con mắt ngoài không gian”.

Huy Lâm

 

Tin tức khác...