Kính viễn vọng James Webb khác với kính viễn vọng Hubble như thế nào?
Kính viễn vọng James Webb (JWST) và Kính viễn vọng Hubble (HST) là hai trong số những thiết bị không gian quan trọng nhất từng được con người chế tạo trong lịch sử thiên văn học. Cả hai đều được thiết kế để giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về vũ trụ, nhưng chúng thực hiện điều đó theo những cách rất khác nhau. Hãy cùng xem hai kính viễn vọng này khác nhau như thế nào về thiết kế, công nghệ, mục tiêu khoa học và thành tựu.
1. Thiết kế và kích thước
Một trong những điểm khác biệt chính giữa kính viễn vọng không gian JWST và HST là thiết kế và kích thước của chúng. Kính viễn vọng Hubble dài khoảng 13,3 mét với đường kính gương chính là 2,4 mét. Về mặt này, kính viễn vọng Hubble, được phóng vào năm 1990, nhỏ hơn đáng kể so với kính viễn vọng không gian James Webb, có đường kính gương chính là 6,5 mét. Kích thước gương lớn hơn trên JWST cho phép kính viễn vọng thu thập được nhiều ánh sáng hơn, giúp nó quan sát được các vật thể mờ hơn và ở xa hơn.
Ngoài ra, kính viễn vọng không gian JWST được thiết kế với gương chính gồm 18 mảnh hình lục giác có thể gập lại, cho phép kính viễn vọng được phóng lên vũ trụ với hình dạng nhỏ gọn hơn và sau đó được lắp đặt trong không gian. Trong khi đó, thiết kế của Hubble thì truyền thống hơn, với một gương cố định duy nhất.
2. Phổ quan sát
Hubble là kính viễn vọng đa quang phổ có thể quan sát được trong vùng ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím và một phần nhỏ của quang phổ hồng ngoại. Điều này cho phép Hubble quan sát các ngôi sao, thiên hà và tinh vân với độ chi tiết đáng kinh ngạc trong các bước sóng này.
Mặt khác, kính viễn vọng James Webb được thiết kế đặc biệt để quan sát vũ trụ trong phổ hồng ngoại. Đây là một điểm khác biệt quan trọng cho phép JWST nhìn xuyên qua bụi vũ trụ thường cản trở tầm nhìn trong phổ ánh sáng nhìn thấy. Vì bước sóng hồng ngoại dài hơn ánh sáng nhìn thấy, JWST có thể quan sát các vật thể rất xa và rất cổ xưa mà ánh sáng của chúng đã bị kéo giãn do sự giãn nở của vũ trụ (hiệu ứng dịch chuyển đỏ).
3. Vị trí và quỹ đạo
Kính viễn vọng Hubble quay quanh Trái đất ở độ cao khoảng 547 km, hoàn thành một vòng quỹ đạo sau mỗi 97 phút. Vị trí này cho phép các phi hành gia trên tàu con thoi của NASA thực hiện các nhiệm vụ bảo trì. Cho đến nay, Hubble đã trải qua năm nhiệm vụ bảo trì, lần cuối cùng vào năm 2009.
Ngược lại, kính viễn vọng không gian JWST sẽ hoạt động tại điểm L2, nằm cách Trái đất khoảng 1,5 triệu km, theo hướng ngược lại với Mặt trời. Vị trí này là một trong những điểm Lagrange, nơi lực hấp dẫn từ Trái đất và Mặt trời cùng lực ly tâm từ kính viễn vọng cân bằng, cho phép JWST duy trì vị trí tương đối ổn định mà không cần tiêu tốn nhiều nhiên liệu. Điều này khiến các nhiệm vụ bảo trì trở nên bất khả thi, vì vậy JWST phải được thiết kế để có độ bền cao.
4. Mục tiêu khoa học
Hai kính viễn vọng này có những mục tiêu khoa học khác nhau. Trong khi Hubble đã thực hiện nhiều khám phá quan trọng kể từ khi được phóng lên, chẳng hạn như ước tính tuổi của vũ trụ và phát hiện ra rằng vũ trụ đang giãn nở nhanh chóng, thì JWST được thiết kế với trọng tâm cụ thể hơn.
Kính viễn vọng không gian JWST được kỳ vọng sẽ giải đáp những câu hỏi cơ bản về nguồn gốc và sự tiến hóa của các thiên hà, ngôi sao và hệ hành tinh. Kính viễn vọng này được thiết kế để quan sát một số ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành sau Vụ nổ lớn, nghiên cứu các quá trình hình thành sao và hành tinh, và kiểm tra bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hệ mặt trời để tìm kiếm dấu hiệu sự sống.
Một mục tiêu quan trọng khác là nghiên cứu các lỗ đen siêu khối lượng tồn tại ở trung tâm của nhiều thiên hà, qua đó kính viễn vọng không gian JWST có thể giúp hiểu rõ vai trò của lỗ đen trong quá trình tiến hóa của các thiên hà.
5. Công nghệ và Đổi mới
Kính viễn vọng James Webb được trang bị rất nhiều công nghệ tiên tiến không có trên kính viễn vọng Hubble. Một trong những công nghệ nổi bật nhất là tấm chắn nắng khổng lồ gồm năm lớp, được thiết kế để bảo vệ các thiết bị khỏi sức nóng và ánh sáng mặt trời, đảm bảo nhiệt độ luôn ở mức cực thấp để quan sát hồng ngoại tối ưu. Lớp chắn này cho phép kính viễn vọng James Webb duy trì nhiệt độ ở mức khoảng -233 độ C.
Các công nghệ khác bao gồm gương mạ vàng có độ phản xạ cao và các dụng cụ quang học tinh vi được thiết kế để hoạt động trong dải bước sóng hồng ngoại rộng. Khái niệm phóng và lắp ráp tự động trong không gian cũng представля một thách thức và thành tựu kỹ thuật đáng kể.
6. Tác động đến xã hội và hợp tác toàn cầu
Cả Hubble và JWST đều là kết quả của sự hợp tác quốc tế giữa nhiều quốc gia, tổ chức và cá nhân. Hubble là dự án của NASA với sự đóng góp từ Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Quốc gia Canada (CSA).
Trong khi đó, kính viễn vọng không gian JWST là một dự án hợp tác giữa NASA, ESA và CSA. Tuy nhiên, JWST đòi hỏi sự hợp tác quốc tế sâu rộng hơn về phát triển công nghệ và các thiết bị khoa học. Sự tham gia toàn cầu rộng rãi của JWST cho thấy tầm quan trọng ngày càng tăng của hợp tác quốc tế trong khoa học và công nghệ.
7. Thành tựu và Tác động
Kể từ khi được phóng lên, kính viễn vọng Hubble đã cung cấp hơn một triệu dữ liệu quan sát thiên văn. Những hình ảnh mang tính biểu tượng như "Cột trụ Sáng tạo" trong Tinh vân Đại bàng hay những hình ảnh sâu sắc về Thiên hà Andromeda đã thay đổi cách chúng ta nhìn nhận vũ trụ. Những phát hiện của Hubble đã được ghi lại trong hơn 15.000 bài báo khoa học được xuất bản, biến nó trở thành một trong những thiết bị khoa học hiệu quả nhất trong lịch sử.
Nhờ công nghệ mới, kính viễn vọng không gian JWST được kỳ vọng sẽ đạt được những thành tựu tương tự, thậm chí còn lớn hơn. Mặc dù mới được phóng gần đây, sự kỳ vọng vào những khám phá khoa học tiềm năng của JWST rất cao. Các nhà khoa học hy vọng JWST sẽ cung cấp những hiểu biết mới về sự hình thành thiên hà sơ khai, sự tiến hóa của các hành tinh ngoài hệ mặt trời và chi tiết về các quá trình phức tạp của sự hình thành sao.
Sự kết luận
Mặc dù Hubble và James Webb được thiết kế cho những mục đích khác nhau, nhưng chúng bổ sung cho nhau theo nhiều cách. Hubble đã hé mở nhiều bí ẩn của vũ trụ và cung cấp nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu trong tương lai mà JWST sẽ thực hiện. Với khả năng tiên tiến và chuyên biệt hơn, JWST được kỳ vọng sẽ khám phá ra nhiều bí mật chưa được giải đáp hơn nữa của vũ trụ.
Sự hợp tác quốc tế và việc tích hợp công nghệ tiên tiến đã biến JWST trở thành một trong những dự án khoa học tham vọng và đầy thách thức nhất từng được thực hiện. Đây là một cột mốc quan trọng trong hành trình của nhân loại nhằm hiểu rõ vị trí của chúng ta trong vũ trụ.
