Parker Solar Probe: Vật Thể Nhanh Nhất 687.000 km/giờ

Nếu tất cả những gì con người từng chế tạo được đưa vào một cuộc đua, từ máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ cho đến những viên đạn nhanh nhất, có một vật thể gần như chắc chắn sẽ bỏ xa tất cả. Nó không có động cơ khổng lồ, không chở con người và cũng không được chế tạo đơn thuần để phá kỷ lục tốc độ. Đó là Parker Solar Probe, tàu thăm dò Mặt Trời của NASA.

Trong những lần bay sát Mặt Trời, Parker Solar Probe đạt tốc độ khoảng 430.000 dặm/giờ, tương đương 687.000 km/giờ, hay khoảng 191 km mỗi giây. NASA xác nhận đây là tốc độ nhanh nhất từng đạt được bởi một vật thể do con người chế tạo.

Điều đáng kinh ngạc hơn là Parker không đạt tốc độ này bằng cách sử dụng một động cơ siêu mạnh để liên tục tăng tốc. Nó tận dụng quỹ đạo được tính toán cực kỳ chính xác và trường hấp dẫn khổng lồ của Mặt Trời để đạt vận tốc khủng khiếp đó.

Parker Solar Probe - vật thể di chuyển nhanh nhất con người tạo ra

Parker Solar Probe là gì?

Parker Solar Probe là tàu thăm dò không gian do NASA phát triển để nghiên cứu Mặt Trời, đặc biệt là vành nhật hoa – lớp khí quyển bên ngoài của ngôi sao. Tàu được phóng vào ngày 12/8/2018 bằng tên lửa Delta IV Heavy và bắt đầu một trong những nhiệm vụ táo bạo nhất từng được thực hiện trong lịch sử thám hiểm không gian.

Mục tiêu của Parker không phải là hạ cánh xuống Mặt Trời. Thay vào đó, nó bay xuyên qua vùng khí quyển bên ngoài của Mặt Trời ở khoảng cách gần hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào trước đây, trực tiếp thu thập dữ liệu về gió Mặt Trời, từ trường và các hiện tượng xảy ra trong vành nhật hoa.

Tên của con tàu được đặt theo Eugene Parker, nhà vật lý thiên văn đã đưa ra lý thuyết về gió Mặt Trời. Đây cũng là tàu vũ trụ đầu tiên của NASA được đặt theo tên một người còn sống vào thời điểm phóng.

Mô hình tàu vũ trụ khám phá mặt trời Parker Solar Probe

Parker Solar Probe đã đến gần Mặt Trời đến mức nào?

Vào ngày 24/12/2024, Parker Solar Probe thực hiện lần tiếp cận Mặt Trời mang tính lịch sử và chỉ còn cách bề mặt Mặt Trời khoảng 3,8 triệu dặm, tương đương 6,2 triệu km. Đây là khoảng cách gần Mặt Trời nhất từng đạt được bởi một vật thể do con người chế tạo.

Nhưng kỷ lục đó không chỉ được thiết lập một lần. Trong các lần bay sau đó, Parker tiếp tục quay lại khoảng cách này. Đến ngày 8/6/2026, tàu đã hoàn thành lần tiếp cận gần Mặt Trời thứ 28 và một lần nữa đạt khoảng cách khoảng 6,2 triệu km tính từ bề mặt Mặt Trời, đồng thời lặp lại kỷ lục tốc độ 430.000 dặm/giờ. NASA cho biết Parker vẫn hoạt động tốt sau lần tiếp cận này.

Để dễ hình dung, Trái Đất cách Mặt Trời trung bình khoảng 149,6 triệu km. Parker chỉ còn cách bề mặt Mặt Trời khoảng 6,2 triệu km, tức chỉ khoảng 4% khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời. Khoảng cách Trái Đất – Mặt Trăng trung bình vào khoảng 384.400 km.

Như vậy, 6,2 triệu km tương đương khoảng 16 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Nghe có vẻ vẫn rất xa, nhưng trong quy mô của một ngôi sao, đó là một khoảng cách cực kỳ nhỏ. Parker đang bay trong một khu vực mà môi trường bức xạ và nhiệt của Mặt Trời trở nên khắc nghiệt đến mức một tàu vũ trụ thông thường khó có thể tồn tại.

Minh họa quỹ đạo di chuyển của tàu thám hiểm mặt trời

687.000 km/giờ nhanh đến mức nào?

Con số 687.000 km/giờ rất khó hình dung nếu chỉ nhìn vào màn hình. Ở tốc độ đó, Parker Solar Probe di chuyển khoảng 191 km chỉ trong một giây. Trong một phút, về mặt toán học, nó có thể đi được hơn 11.400 km nếu duy trì tốc độ đó.

NASA đưa ra một phép so sánh trực quan: ở tốc độ cực đại, Parker đủ nhanh để đi từ Philadelphia đến Washington, D.C. chỉ trong khoảng một giây. Đây cũng là lý do gọi Parker là vật thể nhân tạo nhanh nhất không phải một cách nói phóng đại. NASA đã ghi nhận kỷ lục này kể từ khi Parker vượt qua kỷ lục của tàu Helios 2 vào năm 2018, sau đó tiếp tục phá kỷ lục của chính mình nhiều lần khi tiến gần Mặt Trời hơn.

Parker nhanh hơn viên đạn nhanh nhất bao nhiêu lần?

Khi nói đến tốc độ, một trong những thứ đầu tiên con người thường nghĩ tới là viên đạn.

Tuy nhiên, cần cẩn thận với cụm từ “viên đạn nhanh nhất thế giới”. Tốc độ đạn phụ thuộc vào loại đạn, khối lượng đầu đạn, nòng súng, loại thuốc phóng và điều kiện thử nghiệm. Nếu chỉ xét các loại đạn súng trường thương mại, .220 Swift thường được nhắc đến như một trong những cartridge có vận tốc đầu nòng cao nhất, với các cấu hình nhẹ có thể đạt trên 4.000 ft/s. American Rifleman từng ghi nhận một thử nghiệm .220 Swift đạt trung bình khoảng 4.465 ft/s, tương đương khoảng 1.361 m/s.

Lấy con số này để so sánh với Parker:

Parker Solar Probe: khoảng 191 km/s.

.220 Swift trong thử nghiệm trên: khoảng 1,36 km/s.

Như vậy, Parker nhanh hơn khoảng 140 lần so với vận tốc đầu nòng đó.

Nói theo cách dễ hình dung hơn: nếu giả sử một viên đạn có thể duy trì nguyên vận tốc đầu nòng trong chân không, nó chỉ đi được khoảng 1,36 km trong một giây. Trong cùng một giây, Parker Solar Probe đi được khoảng 191 km.

Và Parker thậm chí còn không phải vật thể do con người tạo ra nhanh nhất theo mọi nghĩa vật lý. Các hạt trong máy gia tốc có thể đạt vận tốc rất gần tốc độ ánh sáng. Nhưng nếu nói về một vật thể vĩ mô, một tàu vũ trụ do con người chế tạo, Parker Solar Probe đang giữ kỷ lục đáng kinh ngạc này.

Tại sao Parker lại có thể nhanh đến vậy?

Một điều dễ hiểu nhầm là Parker Solar Probe có một động cơ cực mạnh giúp nó liên tục tăng tốc lên gần 700.000 km/giờ. Thực tế không phải vậy. Ngay từ khi rời Trái Đất, tàu đã phải đối mặt với một vấn đề đặc biệt: Trái Đất đang chuyển động quanh Mặt Trời với vận tốc khoảng 107.000 km/giờ. Vì vậy, một tàu được phóng từ Trái Đất cũng mang theo phần lớn chuyển động ngang đó.

Muốn rơi sâu vào vùng gần Mặt Trời, Parker phải loại bỏ một phần đáng kể năng lượng quỹ đạo của mình. Đây là một trong những lý do việc bay đến Mặt Trời khó hơn nhiều người tưởng. NASA cho biết việc đưa Parker đến gần Mặt Trời cần lượng năng lượng lớn hơn rất nhiều so với việc đưa một tàu đến sao Hỏa.

Giải pháp của NASA là sử dụng lực hấp dẫn của Sao Kim.

Parker đã thực hiện một chuỗi các lần bay ngang Sao Kim để điều chỉnh quỹ đạo. Thay vì đơn giản dùng Sao Kim để tăng tốc như một số nhiệm vụ khác, Parker sử dụng các lần bay hỗ trợ hấp dẫn để giảm năng lượng quỹ đạo và đưa quỹ đạo của tàu ngày càng gần Mặt Trời hơn.

Tổng cộng, thiết kế nhiệm vụ sử dụng 7 lần hỗ trợ hấp dẫn từ Sao Kim.

Sau mỗi lần điều chỉnh quỹ đạo, Parker có thể tiến gần Mặt Trời hơn. Và khi lao xuống sâu hơn trong trường hấp dẫn của Mặt Trời, nó được gia tốc mạnh. Nói đơn giản, con người không chế tạo một động cơ đủ mạnh để “chạy” Parker ở tốc độ 687.000 km/giờ.

Con người thiết kế một quỹ đạo để chính Mặt Trời giúp tăng tốc con tàu.

Đây là một trong những phần đẹp nhất của nhiệm vụ Parker Solar Probe: thay vì chống lại các định luật vật lý, các kỹ sư đã thiết kế cả nhiệm vụ để tận dụng chúng.

Vì sao Parker không bị Mặt Trời thiêu cháy?

Nếu một con tàu đang lao với tốc độ gần 700.000 km/giờ và tiến sát Mặt Trời đến chỉ 6,2 triệu km, câu hỏi tiếp theo gần như chắc chắn là:

Tại sao nó chưa bị thiêu cháy?

Câu trả lời nằm ở một trong những bộ phận quan trọng nhất của Parker Solar Probe: Thermal Protection System, hay hệ thống bảo vệ nhiệt. Tàu có một tấm chắn nhiệt đặt ở phía đối diện với Mặt Trời. Tấm chắn này dày khoảng 11,4 cm và được thiết kế để chịu nhiệt độ gần 2.500°F, tương đương khoảng 1.377°C.

Tắm chắn nhiệt của tàu Parker Solar Probe

Tấm chắn nhiệt được làm từ hai tấm vật liệu composite carbon-carbon siêu nóng kẹp giữa một lõi xốp carbon nhẹ dày 4,5 inch. Mặt hướng về phía Mặt Trời của tấm chắn nhiệt cũng được phun một lớp phủ màu trắng đặc biệt để phản xạ càng nhiều năng lượng Mặt Trời ra khỏi tàu vũ trụ càng tốt. Tấm chắn nhiệt chỉ nặng khoảng 73 kg — ở Trái Đất, lõi xốp của nó chứa đến 97% không khí.

Trong những lần Parker tiến gần Mặt Trời nhất, mô hình của NASA cho thấy mặt trước của tấm chắn nhiệt đạt khoảng 1.700°F, tương đương khoảng 930°C. Đáng kinh ngạc hơn, các thiết bị khoa học nằm phía sau tấm chắn vẫn được giữ ở nhiệt độ phù hợp để hoạt động.

Parker được thiết kế để tấm chắn luôn hướng về phía Mặt Trời. Phần lớn tàu và các thiết bị nhạy cảm nằm trong vùng bóng của tấm chắn. Có thể hình dung Parker giống như một chiếc ô vũ trụ khổng lồ: một mặt phải chịu môi trường cực kỳ khắc nghiệt, trong khi phần quan trọng phía sau được che chắn.

Ảnh chụp tàu thám hiểm mặt trời của Nasa

Nhưng tại sao môi trường gần Mặt Trời lại không “nóng” như chúng ta tưởng?

Có một nghịch lý thú vị ở đây. Vành nhật hoa của Mặt Trời có thể đạt nhiệt độ hàng triệu độ C, nhưng Parker không đơn giản bị nung nóng giống như một vật thể đặt trong một lò nung khổng lồ.

Điều quan trọng là mật độ vật chất trong vành nhật hoa cực kỳ thấp. Có rất ít hạt vật chất để truyền nhiệt trực tiếp vào tàu. Vì vậy, bài toán mà Parker phải giải quyết không chỉ là “nhiệt độ bao nhiêu”, mà là bao nhiêu năng lượng thực sự được truyền vào tàu.

Thiết kế tấm chắn nhiệt, vật liệu carbon và cách tàu định hướng về Mặt Trời phối hợp với nhau để bảo vệ các thiết bị bên trong. NASA cho biết sau 28 lần tiếp cận Mặt Trời, hệ thống bảo vệ nhiệt của Parker vẫn ở tình trạng rất tốt.

Parker Solar Probe thực sự đang tìm kiếm điều gì?

Nếu Parker chỉ được tạo ra để phá kỷ lục tốc độ thì đây sẽ là một thành tựu thú vị nhưng không có nhiều ý nghĩa khoa học. Nhưng tốc độ chỉ là hệ quả của nhiệm vụ. Mục tiêu thực sự của Parker là tìm hiểu Mặt Trời hoạt động như thế nào.

Một trong những câu hỏi lớn là tại sao vành nhật hoa, lớp khí quyển bên ngoài của Mặt Trời, lại nóng đến hàng triệu độ C trong khi bề mặt nhìn thấy của Mặt Trời có nhiệt độ thấp hơn rất nhiều?

Các nhà khoa học cũng muốn hiểu cách gió Mặt Trời được hình thành và tăng tốc, cách từ trường của Mặt Trời hoạt động và điều gì tạo ra những hiện tượng mạnh như các vụ phun trào vành nhật hoa. Đây không chỉ là những câu hỏi dành cho các nhà thiên văn học. Hoạt động của Mặt Trời có thể ảnh hưởng đến vệ tinh, liên lạc vô tuyến, hệ thống định vị, hoạt động của tàu vũ trụ và thậm chí các hệ thống điện trên Trái Đất.

Vì vậy, hiểu được Mặt Trời cũng đồng nghĩa với việc con người có thể hiểu và dự đoán tốt hơn thời tiết không gian.

Một kỷ lục chưa có dấu hiệu bị phá vỡ

Tính đến tháng 6/2026, Parker Solar Probe đã hoàn thành lần tiếp cận Mặt Trời thứ 28. Tàu tiếp tục đạt khoảng cách khoảng 6,2 triệu km từ bề mặt Mặt Trời và vận tốc khoảng 687.000 km/giờ.

NASA cho biết Parker vẫn hoạt động tốt và tiếp tục thực hiện các phép đo khoa học khi bay quanh Mặt Trời. Nhiệm vụ sẽ tiếp tục quan sát Mặt Trời trong giai đoạn hoạt động giảm dần sau cực đại của chu kỳ Mặt Trời hiện tại; các bước tiếp theo của sứ mệnh từ cuối năm 2026 vẫn đang được NASA xem xét.

Điều đó có nghĩa là kỷ lục của Parker không phải một con số xuất hiện rồi biến mất. Nó đã được lặp lại nhiều lần trong các lần tiếp cận Mặt Trời và hiện vẫn thuộc về chính con tàu này.

Parker Solar Probe và sứ mệnh thiêng liêng

Trong khi lao qua vành nhật hoa với tốc độ chưa từng có cùng với mức nhiệt khủng khiếp phải gánh chịu, Parker vẫn đang làm công việc quan trọng hơn nhiều so với việc phá một kỷ lục: nó đang tiến gần hơn bao giờ hết để giúp con người hiểu được ngôi sao đã giữ cho sự sống trên Trái Đất tồn tại. Đó mới là điều khiến Parker Solar Probe trở thành một trong những cỗ máy đáng kinh ngạc nhất mà con người từng chế tạo.