Thử nghiệm máy đo quang phổ EXES trên Boeing 747

Các nhà khoa học tại NASA mới đây đã giới thiệu một thiết bị đo quang phổ mới có tên gọi Echelon-Cross-Echelle Spectrograph (EXES). Được gắn trên một chiếc Boeing 747, EXES đã trải qua 2 chuyến bay thử nghiệm thành công và nhiệm vụ của nó là quét toàn bộ bầu trời để tìm ánh sáng tần số hồng ngoại cùng với chiếc kính thiên văn bay lớn nhất từng được chế tạo là SOFIA.

Máy đo quang phổ là một thiết bị quan sát được thiết kế để phân tách các bước sóng ánh sáng bằng một loạt các thấu kính tích hợp. EXES là chiếc máy đo phổ mới nhất được trang bị các công nghệ tối tân nhất hiện tại. Hệ thống bao gồm 1 ống nhôm dài 1m và bên trong chứa 130 thấu kính tách biệt được sắp xếp cẩn thận. Hệ thống có khả năng phân tách ánh sáng ở độ chính xác đến 1/100.000.

EXES được lắp trên thiết bị quan sát tầng bình lưu thiên văn hồng ngoại (SOFIA). Đây là một chiếc kính thiên văn nặng 17 tấn, đường kính gương 2,5m và được gọi là kính thiên văn bay bởi nó được đặt trên một chiếc Boeing 747 và quan sát bầu trời qua một cánh cửa lớn trên thân máy bay.

Nói đến đây có lẽ không ít người trong số chúng ta đặt câu hỏi rằng tại sao EXES lại không được thiết kế như một vệ tinh và phóng vào quỹ đạo để quan sát? Câu trả lời ở đây là EXES nặng đến 454kg và chi phí sẽ là một thử thách lớn để đặt nó lên tên lửa đẩy và phóng vào không gian. Do đó, phương pháp rẻ hơn và hiệu quả tương đương là đưa EXES lên máy bay và thực hiện hoạt động quan sát ngay trong khí quyển Trái Đất.

Chiếc Boeing 747 mang theo SOFIA bay ở độ cao tối đa 13.176m trên bề mặt Trái Đất và 99% hơi nước từ hành tinh của chúng ta nằm bên dưới khoảng không quan sát của SOFIA. Điều này rất quan trọng bởi một phần trong công việc của EXES sẽ là nghiên cứu về quá trình hình thành của các ngôi sao và hành tinh bằng cách quan sát hơi nước khi nó bay quanh một tiền sao (protostar). Những hoạt động quan sát như vậy sẽ không khả thi nếu EXES được đặt trên mặt đất và phải nhìn xuyên qua một lớp hơi nước dày và khí quyển Trái Đất.

EXES được lắp trên kính thiên văn bay SOFIA

"Sự kết hợp giữa độ phân giải phổ cao của EXES và khả năng tiếp cận bức xạ hồng ngoại của SOFIA từ không gian mang lại một khả năng chưa từng có để nghiên cứu về các vật thể vũ trụ ở các bước sóng không thể có đối với những kính thiên văn mặt đất. EXES trên SOFIA sẽ cung cấp dữ liệu mà chúng ta không thể thu được từ các trung tâm thiên văn trên mặt đất hoặc trong không gian, bao gồm tất cả những đài quan sát trong quá khứ, hiện tại và thậm chí đang được xây dựng", Pamela Marcum - nhà khoa học tại trung tâm SOFIA Science Center cho biết.

EXES hiện đã bắt đầu thực hiện các quan sát quan trọng qua 2 chuyến bay đầu tiên. Trong chuyến bay thứ nhất, EXES đã nghiên cứu về khí quyển của sao Mộc, mở rộng hiểu biết về cách khí bốc lên từ bên trong hoà trộn với bề mặt hỗn loạn của hành tinh khí khổng lồ này. Trong chuyến bay thứ 2, EXES đã tìm hiểu về các thành phần hoá học trong khí xung quanh một ngôi sao có tên AFGL 2591.

2 chuyến bay đầu tiên được xem là thành công hoàn toàn khi EXES đã hoạt động rất tốt. Tuy nhiên, sẽ có thêm nhiều chuyến bay nữa trước khi EXES được vận hành ở các cấp độ tối ưu ở tất cả các chế độ quan sát.