Vệ tinh đã trở nên nhỏ và rẻ hơn — vì vậy ngay cả bạn cũng có thể thực hiện khoa học trong không gian

Muốn đến không gian? Điều đó có thể tốn kém cho bạn.

Trong tháng này, tàu vũ trụ SpaceX Crew Dragon sẽ thực hiện chuyến bay hoàn toàn riêng tư, có phi hành đoàn đầu tiên đến Trạm Không gian Quốc tế. Giá vé là 55 triệu đô la Mỹ. Vé đi kèm với một kỳ nghỉ tám ngày tại trạm không gian, bao gồm chỗ ở và ăn uống — cùng với những cảnh đẹp không giới hạn.

Virgin Galactic và Blue Origin cung cấp các lựa chọn rẻ hơn, sẽ đưa bạn đến ranh giới của không gian chỉ với 250,000-500,000 đô la Mỹ. Nhưng các chuyến bay chỉ kéo dài giữa mười và 15 phút, vừa đủ thời gian để thưởng thức một bữa ăn nhẹ trên máy bay.

Nhưng nếu bạn vui lòng giữ chân bạn trên mặt đất, mọi thứ trở nên phải chăng hơn. Trong 20 năm qua, tiến bộ trong công nghệ vệ tinh nhỏ đã đưa quỹ đạo Trái đất vào tầm tay của các quốc gia nhỏ, các công ty tư nhân, các nhà nghiên cứu đại học, và thậm chí là những người chơi tự làm.

Khoa học trong không gian

Chúng tôi là những nhà khoa học nghiên cứu về hành tinh của chúng ta và vũ trụ xa xôi. Nghiên cứu của chúng tôi trải dài ra không gian để tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi cơ bản về cách đại dương của chúng ta đang thay đổi trong một thế giới ngày càng nóng lên, hoặc để nghiên cứu những lỗ đen siêu khổng lồ đang đập trong trái tim của các thiên hà xa xôi.

Chi phí của tất cả những nghiên cứu đó có thể, à, phi thường. Kính viễn vọng vũ trụ James Webb, mà được phóng vào tháng 12 năm 2021 và sẽ tìm kiếm những ngôi sao và thiên hà sớm nhất trong vũ trụ, có một mức giá cuối cùng là 10 tỷ đô la Mỹ sau nhiều lần trễ hẹn và vượt quá kinh phí.

Mức giá của Trạm Không gian Quốc tế, đã đón chào gần 3.000 thí nghiệm khoa học trong 20 năm, lên tới 150 tỷ đô la Mỹ, với thêm 4 tỷ đô la Mỹ mỗi năm để giữ đèn sáng.

Ngay cả các vệ tinh thời tiết, làm nền tảng của cơ sở hạ tầng quan sát dựa trên không gian của chúng ta và cung cấp các đo lường cần thiết cho dự báo thời tiết và giám sát thảm họa tự nhiên, cũng có giá lên đến 400 triệu đô la Mỹ mỗi để xây dựng và phóng.

Ngân sách như thế chỉ có sẵn cho chính phủ và cơ quan vũ trụ quốc gia — hoặc một câu lạc bộ rất đặc biệt của những tỷ phú yêu thích vũ trụ.

Không gian dành cho mọi người

Các lựa chọn giá trị hơn đang mở cửa cho việc tiếp cận không gian. Những chiếc vệ tinh nhỏ, có khối lượng dưới 10kg bao gồm nhiên liệu, có thể được phóng đơn lẻ hoặc dưới dạng "đàn".

Kể từ năm 1998, hơn 3.400 nhiệm vụ vệ tinh nhỏ đã được phóng và đang truyền về dữ liệu được sử dụng cho phản ứng sau thảm họa, giao thông biển, giám sát mùa màng, ứng dụng giáo dục và nhiều hơn nữa.

Một đổi mới quan trọng trong cách mà vệ tinh nhỏ cách mạng hóa là chuẩn hóa hình dạng và kích thước của chúng, để chúng có thể được phóng số lượng lớn trên một tên lửa duy nhất.

CubeSats là một định dạng phổ biến, có kích thước 10cm theo mỗi cạnh, có thể được xây dựng với các linh kiện điện tử thương mại. Chúng đã được phát triển vào năm 1999 bởi hai giáo sư ở California, Jordi Puig-Suari và Bob Twiggs, muốn sinh viên cao học có được kinh nghiệm thiết kế, xây dựng và vận hành tàu vũ trụ của riêng họ.

Twiggs nói rằng hình dạng và kích thước đã được lấy cảm hứng từ Beanie Babies, một loại đồ chơi bông có thể sưu tập được đặt trong một hộp trưng bày hình lập phương 10cm.

Các nhà cung cấp dịch vụ phóng thương mại như SpaceX ở California và Rocket Lab ở New Zealand cung cấp các nhiệm vụ "đi chung" để chia sẻ chi phí phóng qua nhiều vệ tinh nhỏ. Bạn có thể xây dựng, thử nghiệm, phóng và nhận dữ liệu từ CubeSat của riêng bạn với ít hơn 200,000 đô la Mỹ.

Vũ trụ trong lòng bàn tay bạn

Các vệ tinh nhỏ đã mở ra những cách mới hứng thú để khám phá hành tinh của chúng ta và xa hơn nữa.

Một dự án mà chúng tôi đang tham gia sử dụng CubeSats và kỹ thuật máy học để theo dõi băng biển Nam Cực từ không gian. Băng biển là một thành phần quan trọng của hệ thống khí hậu và các đo lường cải thiện sẽ giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về tác động của biến đổi khí hậu ở Nam Cực.

Được tài trợ bởi chương trình UK-Australia Space Bridge, dự án này là sự hợp tác giữa các trường đại học và viện nghiên cứu Nam Cực ở cả hai quốc gia và một công ty vệ tinh có trụ sở ở Anh có tên là Spire Global. Dĩ nhiên, chúng tôi đã gọi dự án là IceCube.

Các vệ tinh nhỏ đang bắt đầu khám phá xa hơn ngoài hành tinh của chúng ta. Năm 2018, hai nanosatellites đi kèm với nhiệm vụ NASA Insight đến sao Hỏa để cung cấp giao tiếp thời gian thực với đất đỏ trong lúc hạ cánh. Tháng 5 năm 2022, Rocket Lab sẽ phóng CubeSat đầu tiên đến Mặt Trăng như một tiền đề cho chương trình Artemis của NASA, mục tiêu là đưa người phụ nữ đầu tiên và người đầu tiên có màu da vào Mặt Trăng vào năm 2024.

Thậm chí đã có đề xuất sử dụng các tàu vũ trụ nhỏ cho một hành trình đến một ngôi sao khác. Dự án Breakthrough Starshot muốn phóng một đội 1.000 tàu vũ trụ mỗi chiều rộng 1cm đến hệ thống sao Alpha Centauri, cách 4,37 năm ánh sáng. Được đẩy bởi tia laser từ trái đất, các tàu vũ trụ sẽ "du ngoạn" qua không gian liên sao trong 20 hoặc 30 năm và truyền lại hình ảnh của hành tinh ngoại hành giống Trái Đất Proxima Centauri b.

Nhỏ nhưng mạnh mẽ

Với sự tiến bộ trong việc thu nhỏ kích thước, vệ tinh ngày càng trở nên nhỏ hơn.

"Picosatellites", có kích thước như một lon nước ngọt, và "femtosatellites", không lớn hơn một vi mạch máy tính, đang đưa không gian dễ đạt đến với những người nghiện. Một số có thể được lắp ráp và phóng lên với chỉ vài trăm đô la.

Một công ty Phần Lan đang thử nghiệm với một CubeSat được xây dựng một cách bền vững hơn bằng gỗ. Và vệ tinh thông minh mới, mang theo vi xử lý có khả năng trí tuệ nhân tạo, có thể quyết định thông tin nào sẽ gửi về Trái Đất thay vì gửi mọi thứ, điều này giảm đáng kể chi phí gọi về nhà.

Điều này cho thấy rằng việc tiếp cận không gian không nhất thiết phải đắt đỏ.

Bài viết của Shane Keating, Giảng viên cấp cao về Toán học và Oceanography, Đại học New South Wales và Clare Kenyon, Nhà thiên văn học và Người truyền thông khoa học, Đại học Melbourne được tái xuất bản từ The Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.