Kính viễn vọng vô tuyến đường kính gấp 30 lần Trái Đất

Trung Quốc sẽ phóng một đài quan sát quay quanh Mặt Trăng để tạo ra kính viễn vọng vô tuyến đường kính 400.000 km.

Mô phỏng mạng lưới Giao thoa kế vô tuyến chân đế rất dài trong không gian. Ảnh: NASA

Kính viễn vọng vô tuyến mới sẽ được xây theo hai giai đoạn và sẵn sàng hoạt động trong vòng hai năm. Đầu tiên, một vệ tinh chuyển tiếp liên lạc cho nhiệm vụ Hằng Nga 7 của Trung Quốc sẽ phóng và chuyển thành đài quan sát Mặt Trăng quay quanh quỹ đạo. Sau đó, một số đài quan sát trên Trái Đất sẽ tham gia dự án mang tên Giao thoa kế vô tuyến chân đế rất dài trong không gian, tạo thành mạng lưới ăngten khổng lồ, tương đương một kính viễn vọng vô tuyến rộng gần 400.000 km xét về mặt kỹ thuật. So với mạng lưới đó, kính viễn vọng đĩa đơn lớn nhất thế giới là Kính viễn vọng vô tuyến hình cầu khẩu độ 500 m (FAST) ở Trung Quốc.

Theo dự kiến, dự án Giao thoa kế vô tuyến chân đế rất dài trong không gian sẽ phóng trước năm 2025. Đây sẽ là cơ sở thiết bị lớn nhất từng được tạo ra để quan sát thiên văn. Hệ thống có thể cung cấp ảnh chụp một số hiện tượng thiên văn quan trọng như hố đen và thấu kính hấp dẫn với độ phân giải lớn chưa từng có ở dải tia X.

Về lý thuyết, một kính viễn vọng trải rộng từ Trái Đất tới Mặt Trăng có thể ghi hình hành động trong trận đấu bóng bầu dục trên sao Hỏa. Khoảng cách giữa hai đài quan sát càng lớn, độ phân giải của hình ảnh càng cao. Phương pháp kết hợp một số kính viễn vọng nhỏ để tạo thành thiết bị lớn có tên gọi là giao thoa kế đường cơ sở rất dài (VLBI) và được phát minh vào những năm 1950. Ảnh chụp hố đen đầu tiên được tạo ra vào năm 2019 bởi Kính viễn vọng chân trời sự kiện, một mạng lưới VLBI sử dụng các đài quan sát trên khắp thế giới để đạt đường kính lớn bằng Trái Đất. Nga và Nhật Bản đều từng phóng vệ tinh để mở rộng phạm vi của đài quan sát VLBI vượt ra ngoài Trái Đất, nhưng không thể bay xa tới Mặt Trăng.

Tuy nhiên, dự án trên vẫn dấy lên một số câu hỏi về tính khả thi. Để vận hành như một kính viễn vọng, dữ liệu thu thập ở nhiều địa điểm khác nhau phải được căn thời gian chính xác. Điều này đỏi hỏi loại đồng hồ nguyên tử có tên maser hydro (thiết bị tạo ra và khuếch đại bức xạ điện từ chủ yếu trong vùng vi sóng của quang phổ), có thể làm việc trong thời gian dài với độ ổn định cực cao. Nhưng giới hạn về kích thước và trọng lượng có nghĩa độ chính xác của đồng hồ hydro trên vệ tinh thường giảm xuống thấp hơn các cỗ máy lớn trên Trái Đất. Các nhà nghiên cứu không biết chắc liệu đài quan sát nhỏ trên quỹ đạo của Mặt Trăng có thể hoạt động đồng nhất hay không.

Trong nghiên cứu công bố hôm 28/3 trên tạp chí Acta Astronomica Sinica, nhóm nghiên cứu đứng đầu là giáo sư Liu Qinghui ở Đài quan sát Thiên văn học Thượng Hải cho biết đồng hồ nguyên tử không phải là vấn đề lớn. Họ đưa ra kết luận dựa trên thí nghiệm gần đây với Thiên Vấn 1, tàu vũ trụ Trung Quốc quay quanh sao Hỏa. Liu và cộng sự theo dõi những tín hiệu cực yếu từ Thiên Vấn 1 bằng maser hydro chế tạo cho chương trình kính viễn vọng. Họ nhận thấy đồng hồ nguyên tử nhỏ và phiên bản lớn hơn trên Trái Đất chênh lệch ít hơn nhiều so với dự đoán.

Nếu dự án hoạt động như kế hoạch, Trung Quốc sẽ phóng thêm vệ tinh và thiết lập đài quan sát cố định trên Mặt Trăng hoặc thậm chí sao Hỏa để tạo ra kính viễn vọng liên hành tinh.