Voyager 1 và bí ẩn dữ liệu: khi một tàu vũ trụ ‘lão hóa’ báo về những thông tin không khớp

Một sự cố kỹ thuật vừa làm dấy lên nhiều câu hỏi về tình trạng của con tàu thăm dò xa nhất do con người chế tạo: Voyager 1. Sau hàng thập kỷ lao vào không gian liên sao, con tàu vẫn phát tín hiệu về Trái Đất — nhưng những dữ liệu mà hệ thống báo về không phản ánh đúng chuyển động thực tế của nó trong không gian. Hiện tượng này khiến các kỹ sư tại NASA phải dành thời gian để phân tích, tìm hiểu nguyên nhân và đánh giá khả năng khắc phục.

Hình minh họa tàu vũ trụ Voyager – (Ảnh: NASA)

Vấn đề được phát hiện như thế nào?

Theo thông tin công bố, vào ngày 18/5 (giờ địa phương) nhóm vận hành nhận thấy dữ liệu từ hệ thống điều khiển và liên lạc với Trái Đất, viết tắt là AACS, không khớp với trạng thái thực tế của Voyager 1. Nói cách khác, những bản tin telemety gửi về có vẻ được tạo ngẫu nhiên và không phản ánh chuyển động hay hướng của con tàu đúng như các cảm biến khác cho biết.

Tại sao AACS quan trọng với một tàu như Voyager 1?

Hệ thống AACS chịu trách nhiệm giữ hướng, điều khiển các cảm biến định hướng và đảm bảo ăng ten của tàu luôn nhắm về phía Trái Đất để truyền dữ liệu. Với những tàu ở khoảng cách lớn, việc giữ anten chính xác về phía Trái Đất là điều kiện bắt buộc để tiếp tục nhận và gửi thông tin. Khi dữ liệu AACS trở nên không đáng tin cậy, đội điều hành mất đi nguồn thông tin quan trọng về trạng thái định hướng của tàu.

Khoảng cách và độ trễ liên lạc — một rào cản không thể bỏ qua

Voyager 1 hiện là vật thể do con người tạo ra ở xa nhất, cách Trái Đất khoảng 23,3 tỉ km. Ở cự ly này, mỗi thông điệp gửi đến con tàu mất 20 giờ 33 phút để tới nơi. Điều đó có nghĩa là một vòng trao đổi thông tin khứ hồi giữa trung tâm điều khiển và Voyager 1 mất khoảng hai ngày. Độ trễ lớn khiến việc chẩn đoán và thử nghiệm các biện pháp khắc phục trở nên chậm chạp: một lệnh gửi đi phải chờ gần một ngày mới biết được kết quả.

Điều gì có thể khiến dữ liệu trở nên ‘ngẫu nhiên’?

Dữ kiện từ nguồn tin cho biết các giá trị AACS báo về dường như không phản ánh chính xác tình trạng thiết bị trên tàu. Có một số nhóm nguyên nhân kỹ thuật — từ lỗi phần mềm trong hệ điều hành điều khiển AACS, hư hại bộ nhớ, sai số trong cảm biến định hướng, đến vấn đề ở phần cứng chịu tác động bởi tuổi tác và môi trường khắc nghiệt giữa các vì sao. Tuy nhiên, dựa trên nội dung thông báo, chưa có xác nhận chính thức nào nói rõ nguyên nhân cụ thể.

Độ tuổi của Voyager và tác động đến nhiệm vụ

Hai tàu Voyager từng được thiết kế cho thời hạn vận hành ngắn hơn rất nhiều so với tuổi hiện tại. Người quản lý dự án Voyager tại phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA, Suzanne Dodd, đã nhắc tới thực trạng rằng cả hai tàu đã hoạt động gần 45 năm, vượt xa kế hoạch ban đầu. Tuổi của thiết bị không chỉ làm tăng xác suất hỏng hóc phần cứng mà còn khiến một số hệ thống trở nên ít dự đoán được hơn khi tiếp xúc lâu dài với bức xạ và điều kiện không gian sâu.

Voyager 2 có gặp hiện tượng tương tự không?

Theo nguồn tin, Voyager 2 — tàu song sinh của Voyager 1 — hiện vẫn hoạt động bình thường và không cho thấy dấu hiệu của vấn đề như trên. Việc một tàu gặp sự cố trong khi tàu còn lại hoạt động ổn giúp kỹ sư có thêm cơ sở so sánh dữ liệu lịch sử và đánh giá xem lỗi có phải là sự cố riêng lẻ của một hệ thống hay là vấn đề chung ảnh hưởng đến cả hai tàu.

Những giới hạn khi xử lý sự cố ở khoảng cách liên sao

Khi con tàu ở quá xa, trung tâm điều khiển không thể can thiệp tức thời. Mọi thử nghiệm điều khiển, gửi lệnh reset hay chuyển sang các chế độ dự phòng đều yêu cầu chờ đợi phản hồi hàng chục giờ. Thêm vào đó, khả năng sử dụng phần cứng thay thế là không tồn tại — các biện pháp khắc phục phải dựa trên hệ thống sẵn có, phần mềm và kiến thức vận hành. Những hạn chế này buộc nhóm điều hành phải thận trọng trong từng bước thử nghiệm để tránh làm mất liên lạc hoàn toàn với tàu.

Ý nghĩa khoa học nếu dữ liệu AACS không đáng tin

Dù Voyager 1 vẫn có thể gửi dữ liệu về môi trường giữa các vì sao, thông tin về hướng và trạng thái tàu là cần thiết để hiểu bối cảnh thu thập dữ liệu khoa học. Nếu hệ thống định hướng báo sai, việc gán giá trị đo lường vào vị trí hay hướng chính xác của cảm biến trở nên khó khăn hơn, ảnh hưởng tới độ tin cậy của một số phân tích. Vì vậy, xác minh và khôi phục tính toàn vẹn của AACS có ý nghĩa lớn với chất lượng dữ liệu dài hạn.

Các bước tiếp theo mà nhóm điều hành có thể làm

Thông báo cho biết các kỹ sư hy vọng tìm ra nguyên nhân phát sinh dữ liệu kỳ lạ. Trong những trường hợp tương tự, các bước phân tích thường bao gồm: kiểm tra chuỗi lịch sử telemety để xác định khi nào lỗi bắt đầu xuất hiện, so sánh thông số từ nhiều hệ thống độc lập trên tàu, kiểm tra tính nhất quán dữ liệu với thông tin từ mặt đất và, nếu an toàn, gửi lệnh thử để kiểm tra phản ứng của hệ thống. Tuy nhiên, tất cả các hoạt động này đều phải tính toán kỹ rủi ro khi gửi lệnh trong điều kiện độ trễ lớn.

Bài học từ Voyager cho các nhiệm vụ tương lai

Sự cố của Voyager 1 nhắc nhở cộng đồng khoa học về thách thức duy trì nhiệm vụ dài hạn ở không gian sâu. Thiết kế cho độ bền phần cứng, khả năng tự khôi phục phần mềm và dự phòng chức năng trở nên đặc biệt quan trọng. Đồng thời, kịch bản này cũng là lời nhắc về chi phí thời gian trong việc xử lý sự cố ở cự ly lớn: mỗi lượt thử nghiệm cần được cân nhắc kỹ để tối ưu khả năng phục hồi mà không gây mất liên lạc.

Câu hỏi thường gặp

Voyager 1 còn gửi dữ liệu không?

Có. Thông báo cho biết tàu vẫn gửi dữ liệu về Trái Đất, nhưng dữ liệu từ hệ thống AACS hiện được mô tả là không phản ánh đúng trạng thái thực tế của tàu.

Tại sao cần biết hướng của tàu nếu dữ liệu khoa học vẫn về?

Hướng tàu liên quan đến vị trí anten và góc quan sát của các cảm biến. Nếu không biết chính xác hướng hoặc trạng thái định hướng, việc hiểu bối cảnh các phép đo trở nên khó hơn và có thể làm giảm giá trị khoa học của một số dữ liệu.

Liệu sự cố này có làm mất liên lạc vĩnh viễn không?

Không thể loại trừ mọi khả năng, nhưng hiện tại thông tin cho biết tàu vẫn truyền tín hiệu. Nhóm kỹ sư đang phân tích nguyên nhân để đưa ra phương án khắc phục; kết quả cuối cùng phụ thuộc vào bản chất của lỗi và khả năng can thiệp an toàn từ Trái Đất.

Kết luận

Sự kiện này là lời nhắc sống động rằng các sứ mệnh vốn được thiết kế cho vài năm giờ đây vẫn đang hoạt động sau vài thập kỷ, nhưng cùng với thời gian tới, những rủi ro kỹ thuật mới có thể xuất hiện. Voyager 1 tiếp tục là nguồn dữ liệu quý giá về môi trường liên sao; việc duy trì và hiểu rõ tình trạng của các hệ thống điều khiển như AACS sẽ quyết định khả năng tiếp tục thu thập thông tin trong tương lai gần. Trong lúc các chuyên gia tìm câu trả lời, công chúng được chứng kiến một chương mới trong câu chuyện dài của hai tàu Voyager.

Để mở rộng hiểu biết về những hành tinh có tiềm năng sống và những thách thức khi nghiên cứu chúng, bạn có thể tham khảo bài viết Khả năng sống trên siêu Trái Đất Gliese 667Cc — phân tích chi tiết thông số và những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng ở được của hành tinh này.

Nếu bạn quan tâm tới các vật thể và hiện tượng bị phơi bày qua thời gian dưới tác động của bức xạ và điều kiện môi trường, bài viết Tại sao lá cờ Apollo bị phai mờ trên Mặt Trăng giải thích nguyên nhân kỹ thuật đằng sau hiện tượng này.

Và để đào sâu vào lý thuyết và giới hạn vật lý liên quan tới du hành thời gian qua các vùng không-thời gian cực đoan, bạn đọc có thể tiếp tục với bài Du hành thời gian qua hố đen và những giới hạn vật lý, nêu rõ các hiệu ứng và rủi ro liên quan.