Các kỹ sư NASA mới đây đã thực hiện thành công một kỳ tích được ví như “phép màu” khi khởi động lại được hệ thống điều hướng đã ngủ yên hơn 20 năm trên tàu Voyager 1, con tàu vũ trụ đang ở xa Trái Đất nhất mà con người từng tạo ra.

Bối cảnh: Sứ mệnh lịch sử của Voyager 1 và hệ thống điều hướng

Voyager 1 được phóng lên vào năm 1977, cùng với người anh em Voyager 2 với mục đích ban đầu nhằm nghiên cứu các hành tinh bên ngoài hệ Mặt Trời như Sao Mộc, Sao Thổ, cũng như hệ thống vệ tinh xung quanh chúng. Tuy nhiên, sứ mệnh của hai tàu được kéo dài ngoài mong đợi và đưa chúng trở thành những vật thể nhân tạo đầu tiên bước vào không gian liên sao: Voyager 1 đã rời khỏi Hệ Mặt Trời vào năm 2012.

Tàu Voyager 1 đã rời khỏi hệ mặt trời vào năm 2012

Đĩa vàng trên tàu Voyager 1

Để có thể giữ liên lạc với Trái Đất và duy trì hướng bay ổn định, Voyager 1 sử dụng hệ thống “roll thrusters”, động cơ phụ nhỏ điều chỉnh góc quay của tàu nhằm đảm bảo antenna luôn hướng về Trái Đất. Hệ thống này bao gồm bộ chính và bộ dự phòng để luân phiên sử dụng, hạn chế nguy cơ tắc nghẽn nhiên liệu do sử dụng quá mức. Ngoài ra, tàu còn sử dụng hệ thống star tracker, thiết bị theo dõi sao dẫn đường, nhằm đảm bảo luôn giữ đúng hướng trong không gian sâu thẳm.

Hệ thống điều hướng trục trặc và nguy cơ mất liên lạc

Năm 2004, hai bộ gia nhiệt của bộ thruster chính bị hỏng, khiến nó ngừng hoạt động. Trên thực tế, nguyên nhân không phải do phần cứng hỏng hoàn toàn mà do mạch điện bất ngờ chuyển chế độ, khiến nguồn cấp cho bộ gia nhiệt bị ngắt. Nhóm điều hành chấp nhận sử dụng bộ dự phòng, vì cho rằng sứ mệnh cũng sắp kết thúc. Tuy nhiên, Voyager 1 đã tiếp tục hoạt động thêm hai thập kỷ, vượt xa kỳ vọng ban đầu chỉ kéo dài 5 năm.

Kỳ tích mới với Voyager 1 khi hệ thống điều hướng cũ được hồi sinh

Đến đầu năm nay, nhóm kỹ sư phát hiện hệ thống thruster dự phòng bắt đầu gặp sự cố do cặn nhiên liệu tích tụ, đe dọa làm tắc ống dẫn. Điều này có thể khiến Voyager 1 mất định hướng và ngắt liên lạc với Trái Đất. Điểm đặc biệt nghiêm trọng là trạm antenna duy nhất có thể gửi lệnh đến tàu Deep Space Station 43 tại Úc sắp ngưng hoạt động để nâng cấp từ ngày 4/5/2025 đến tháng 2 năm sau và sẽ chỉ còn vài “cửa sổ” giao tiếp ngắn vào tháng 8 và 12 năm 2025. Nếu tàu bị trục trặc đúng lúc mất liên lạc, khả năng khắc phục gần như bằng không.

Không chỉ Voyager 1, “người anh em” Voyager 2 cũng từng gặp sự cố mất liên lạc trong năm 2023, khi tín hiệu bị gián đoạn một thời gian. Đặc biệt, vào cuối năm ngoái, Voyager 1 còn gặp sự cố khi tắt bộ phát sóng chính để tiết kiệm năng lượng, buộc đội ngũ NASA phải kích hoạt bộ phát sóng dự phòng đã hơn 40 năm không sử dụng. Đây một minh chứng cho sự bền bỉ và linh hoạt của thiết kế ban đầu cũng như cách mà các nhà khoa học tại NASA chuẩn bị các phương án dự phòng cho bất kì tình huống nào ngoài không gian.

Đánh cược để “hồi sinh” hệ thống tưởng như đã chết

Sau nhiều năm cho rằng hệ thống thruster chính đã “chết,” nhóm kỹ sư tại JPL nghi ngờ sự cố chỉ nằm ở việc mạch điện đã tự động chuyển chế độ vào năm 2004. Nếu lệnh điều khiển có thể khiến nó chuyển lại trạng thái ban đầu, hệ thống có thể hoạt động trở lại.

Tuy nhiên, đây là một canh bạc rủi ro. Họ sẽ phải khởi động hệ thống cũ, bật lại bộ gia nhiệt, và theo dõi sát sao trong khi đảm bảo tàu vẫn giữ được hướng về ngôi sao dẫn đường nhờ star tracker. Nếu tàu chệch hướng và thruster cũ tự động kích hoạt khi bộ gia nhiệt chưa đạt nhiệt độ an toàn, nguy cơ nổ do áp suất tăng đột ngột là hoàn toàn có thể xảy ra. Đây là một rủi ro kỹ thuật không đơn giản. Bên cạnh đó, mọi lệnh gửi từ Trái Đất phải mất 23 giờ mới đến được Voyager 1, và mất thêm 23 giờ nữa để nhận phản hồi. Điều này có nghĩa là nhóm xử lý vấn đề buộc phải chờ gần hai ngày mới biết liệu tàu có phản hồi hay đã “chết lâm sàng”.

Hành trình mà Voyager 1 đi qua sau gần nửa thế kỷ tồn tại

Tháng 3 vừa rồi, nhóm kỹ sư chịu trách nhiệm đã thử gửi lệnh thử nghiệm. Tín hiệu phản hồi từ Voyager 1 trở lại với nhiệt độ của bộ gia nhiệt tăng lên rõ rệt, cho thấy hệ thống đã hoạt động. Điều này thật sự là một kỳ tích khi một hệ thống tưởng như đã chết từ hai thập kỷ trước bất ngờ hồi sinh. Ngoài ra, điều này cũng cho thấy là kết luận trước đó hoàn toàn hợp lý để dãn tới một phép màu khác dành cho Voyager.

Thực tế thì cho tới nay, Voyager 1 và 2 hiện đã hoạt động hơn 47 năm, vốn dĩ đã là một kỳ tích vượt xa mọi dự đoán về tuổi thọ thiết bị. Để kéo dài thêm hành trình của những con tàu này, NASA dần tắt bớt các thiết bị tiêu thụ điện, hy vọng duy trì hoạt động tối thiểu ít nhất đến đầu thập niên 2030. Tuy nhiên, mỗi sự cố đều đòi hỏi đội ngũ kỹ sư phải liên tục sáng tạo, ứng biến và “chữa cháy” từ xa với những công nghệ đã gần nửa thế kỷ tuổi. Và khi hai con tàu cuối cùng cũng cạn kiệt năng lượng, chúng sẽ tiếp tục trôi dạt lặng lẽ trong không gian, là những đại sứ thầm lặng của Trái Đất trong vũ trụ.

Như nhà khoa học Jim Bell từng nói, “Trái Đất sẽ có ngày bị nuốt chửng bởi Mặt Trời, nhưng hai tàu Voyager có thể vẫn còn tồn tại ngoài kia – vượt qua cả nền văn minh của chính chúng ta.”