Khoa học · Nhịp Mới · Tổng hợp · 1215 chữ ·
Kính thiên văn Roman bước vào đợt tinh chỉnh ảnh trước quan sát khoa học
NASA chuyển sang kiểm tra chất lượng ảnh và hiệu chuẩn khoa học, sau khi Roman chứng tỏ khả năng bám mục tiêu, chụp ảnh và truyền dữ liệu.
Kính thiên văn Nancy Grace Roman bước vào giai đoạn hiệu chỉnh khoa học, NASA thông báo ngày 22/10. Sau loạt kiểm tra hệ thống, nhóm vận hành tập trung vào độ ổn định và chất lượng ảnh. Theo nhà khoa học dự án Julie McEnery, đài quan sát đã thực hiện được các chức năng thiết yếu: hướng tới mục tiêu, ghi hình, truyền dữ liệu và chuyển sang khu vực quan sát khác.
Các lần quan sát thử bao gồm vùng nhiều sao và vùng bị bụi che khuất, nơi hệ thống dẫn hướng từng được dự đoán có thể gặp khó khăn. Nhóm nhiệm vụ ghi nhận khả năng giữ mục tiêu tốt. Những đợt thử tiếp theo dùng các vùng trời quen thuộc để đo phản ứng với ánh sáng và tìm các sai lệch nhỏ ảnh hưởng tới dữ liệu khoa học.
Tinh chỉnh từ cảm biến tới hệ gương
Trong cập nhật ngày 14/10, NASA mô tả quá trình kiểm tra lần lượt 18 cảm biến của Wide Field Instrument, các mạch điện tử và bánh xe chứa bộ lọc. Hệ thống đèn LED hiệu chuẩn bên trong được bật để xác định từng cảm biến phản ứng ra sao với mức sáng khác nhau. Cơ cấu căn chỉnh và hệ thống nhiệt cũng được đưa qua chuỗi kiểm tra.
Nhóm quang học đồng thời điều chỉnh rất nhỏ vị trí gương nhằm cải thiện độ nét sau phóng. Kết quả được NASA công bố cho thấy sai số quang học của Wide Field Instrument đạt 63 nanomet RMS, so với yêu cầu khoảng 90 nanomet. Đây là thông số về hiệu năng của hệ thống tạo ảnh; nó cho phép nhóm vận hành kiểm soát chất lượng phép đo trước những chương trình khảo sát dài hạn.
Khả năng giữ hướng chính xác được kiểm tra từ tháng 9. Roman sử dụng một phần nhỏ trên các cảm biến để theo dõi những ngôi sao có vị trí đã biết. Dữ liệu dẫn hướng được gửi về hệ điều khiển khoảng bốn lần mỗi giây, giúp điều chỉnh các dịch chuyển rất nhỏ trong thời gian phơi sáng. Các phép đo dài đòi hỏi mục tiêu được giữ ổn định liên tục.
Coronagraph Instrument cũng nhận ánh sáng thiên thể trong những lần quan sát đầu. Thiết bị này hướng tới việc thử công nghệ chặn ánh sáng sao để thấy các vật thể mờ ở lân cận. NASA mô tả các quan sát tháng 9 là bước xác nhận ánh sáng đi qua hệ thống và ảnh có thể được lấy nét, mở đầu chuỗi nhiệm vụ phức tạp dần trước khi trình diễn đầy đủ khả năng chặn sáng.
Một trường nhìn rộng cho nhiều lớp dữ liệu
Wide Field Instrument là thiết bị khoa học chính của Roman, kết hợp camera khoảng 300 megapixel với khả năng đo quang phổ không khe. Mảng tiêu diện có 18 cảm biến, mỗi cảm biến gồm 4.096 × 4.096 điểm ảnh. Trường nhìn hữu dụng, không tính các khe giữa cảm biến, rộng khoảng 0,281 độ vuông. Thiết kế này phục vụ khảo sát những vùng trời lớn với độ phân giải cao.
Ánh sáng đi qua hệ quang học rồi tới bánh xe chứa các bộ lọc, lăng kính và phần tử tán sắc. Tài liệu kỹ thuật liệt kê tám bộ lọc chụp ảnh từ vùng khả kiến tới cận hồng ngoại. Hệ thống hiệu chuẩn tương đối được tích hợp để theo dõi đáp ứng cảm biến trong suốt nhiệm vụ, còn các cơ cấu riêng cho phép chỉnh tiêu điểm và căn chỉnh bộ phận thu nhận.
Giai đoạn commissioning diễn ra trong hành trình khoảng ba tháng từ Trái Đất tới vùng điểm Lagrange L2 của hệ Mặt Trời–Trái Đất. Theo NASA, đây là khoảng thời gian bật các hệ thống, triển khai cơ cấu, điều chỉnh và hiệu chuẩn để chuẩn bị hoạt động khoa học. Lịch từng bước có thể được điều chỉnh theo kết quả đánh giá thực tế của nhóm kỹ sư và nhà khoa học.
Quỹ đạo quanh L2 giúp đài quan sát duy trì cấu hình tương đối ổn định cùng Trái Đất khi chuyển động quanh Mặt Trời. Vị trí xa Trái Đất tạo góc nhìn rộng ít bị che khuất và giảm ảnh hưởng nhiệt từ Trái Đất, Mặt Trời, Mặt Trăng đối với quan sát hồng ngoại. Các tấm pin, tấm chắn nắng và ăng-ten là những bộ phận phải triển khai đúng trước khi hệ thống có thể làm việc ổn định.
Khối dữ liệu từ Roman còn đòi hỏi một mạng thu nhận riêng trên mặt đất. Theo thiết kế NASA công bố, dữ liệu khoa học được truyền ở băng Ka, tần số 26 GHz, với tốc độ tối đa 500 megabit mỗi giây. Những phiên liên lạc kéo dài hàng giờ được bố trí để tải lượng dữ liệu dự kiến khoảng 1,4 terabyte mỗi ngày, qua các ăng-ten của NASA, JAXA và ESA.
Trung tâm vận hành khoa học chịu trách nhiệm xử lý ảnh Wide Field Instrument và bước đầu của dữ liệu phổ. Trung tâm hỗ trợ khoa học tiếp tục xử lý phổ, đồng thời phụ trách dữ liệu vi thấu kính và các bước đầu cho Coronagraph. Lệnh từ mặt đất đi theo băng S với tốc độ tối đa 32 kilobit mỗi giây.
Chuẩn bị cho những khảo sát kéo dài nhiều năm
Chương trình khoa học những năm đầu được xây dựng quanh các khảo sát cộng đồng chủ chốt. Khảo sát diện rộng ở vĩ độ thiên hà cao sử dụng ảnh và phổ để nghiên cứu sự giãn nở của vũ trụ, sự phân bố thiên hà và thấu kính hấp dẫn yếu. Một khảo sát theo thời gian ở vùng trời tương tự theo dõi các nguồn biến đổi, trong đó có siêu tân tinh loại Ia.
Khảo sát theo thời gian hướng vào vùng phình Ngân Hà tập trung vào quần thể hành tinh và các hiện tượng vi thấu kính. Các chương trình có nhịp quan sát, bộ lọc và độ sâu khác nhau, đòi hỏi dữ liệu nhất quán qua nhiều thời điểm. Vì vậy, những phép thử độ nét, độ nhạy và ổn định hiện nay liên quan trực tiếp tới khả năng so sánh các ảnh thu trong suốt nhiệm vụ.
Bên cạnh các khảo sát dài hạn, dự án đã chuẩn bị chương trình First Look Observations nhằm giới thiệu những ảnh và phổ đầu tiên từ Wide Field Instrument trong thời kỳ hiệu chỉnh. Đợt tham vấn cộng đồng cho chương trình này yêu cầu đề xuất mục tiêu, tọa độ, phương án quan sát và lý do khoa học. Việc lựa chọn còn phải phù hợp với những giới hạn kỹ thuật của giai đoạn commissioning.
Trong tài liệu kêu gọi trước đó, dự án dự kiến dành khoảng 12–24 giờ cho một số chương trình First Look, kết hợp giá trị khoa học với khả năng thể hiện các chế độ quan sát. Những ảnh giới thiệu ấy và các khảo sát thường lệ là hai phần của quá trình đưa Roman vào vận hành: một phần cho thấy năng lực thiết bị, phần còn lại khai thác năng lực đó để thu thập dữ liệu lâu dài.