SOHA NEWS
Tính đến năm 2018, hệ thống kính viễn vọng không gian của nhân loại đã phát hiện được gần 3000 ngoại hành tinh (hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời) được định danh, giúp các nhà khoa học có cái nhìn đầy hy vọng về thế giới xa xôi bên ngoài trong hành trình thám hiểm không gian sâu.
Nếu như không có các hệ thống kính viễn vọng không gian như Kepler hay TESS của NASA thì hành trình săn tìm dấu hiệu sự sống ngoài hành tinh hay siêu Trái Đất khó lòng có những bước tiến vượt bậc.
Người ta nói rằng, khi ngắm nhìn vũ trụ qua kính viễn vọng không gian, ấy là khi chúng ta đang nhìn qua một cỗ máy thời gian để ngắm nhìn quá khứ của tất cả hành tinh, vì tinh tú và thiên hà xa xôi.
Khoan nói về những thành tựu vũ trụ đỉnh cao của nhân loại từ thế kỷ 20 đến 21, hãy trở về những năm của thế kỷ 17 để nhớ về những bậc thầy phát minh như Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton và Laurent Cassegrain để thấy những đóng góp vang dội, đáng kinh ngạc của họ, giúp tạo nền móng cho kính viễn vọng ngày nay phát triển.
Thời xưa, người cổ đại rất coi trọng việc quan sát bầu trời để định hướng, xây dựng và canh tác nông nghiệp. Tuy nhiên, việc quan sát thiên văn mới chỉ dừng ở mắt thường.
Đến thế kỷ 17, nhà thiên văn học, vật lý học, toán học và triết học người Ý Galileo Galilei (1564-1642) đã cải tiến chiếc kính cầm tay sơ khai đầu tiên do nhà chế tạo thấu kính người Hà Lan Hans Lippershey tạo ra năm 1608 để làm thành một chiếc kính viễn vọng khúc xạ đầu tiên trên thế giới, có độ phóng đại gấp 30 lần kính của Hans Lippershey.
Khi Galileo Galilei nhìn thấy thiết kế của Hans Lippershey, ngay lập tức ông nhận thấy tiềm năng của nó đối với việc nghiên cứu và quan sát vũ trụ, do đó thực hiện một số cải tiến cho phát minh của Hans Lippershey.
Nhờ Galileo Galilei - người được mệnh danh là "Cha đẻ của việc quan sát thiên văn học hiện đại" - mà nhân loại quan sát được những thiên thể ở xa Trái Đất
Sau khi hoàn thành chiếc kính viễn vọng cầm tay đầu tiên trên thế giới, Galileo Galilei đã dùng nó để quan sát Mặt Trăng và chu kỳ của nó. Nhờ thế công đã thực hiện được các bản vẽ chi tiết về các đặc điểm của Mặt Trăng theo từng giai đoạn với độ chính xác cao hơn bất kỳ nhà khoa học nào thực hiện trước đó.
Cũng nhờ phát minh cải tiến này mà Galileo Galilei một mực ủng hộ Thuyết Nhật tâm của Copernicus - Mặt Trời là trung tâm chứ không phải Trái Đất. Đổi lại, ông bị Giáo hội Công giáo La Mã kết tội là dị giáo, năm 1633, ông bị kết án quản thúc tại gia rồi sau đó qua đời ở tuổi 77 năm 1647.
Ngành thiên văn học thế kỷ 17 tiếp tục phát triển, các nhà phát minh, nhà nghiên cứu quang học và nhà khoa học khác đã đóng góp cho sự phát triển của kính viễn vọng.
Nhà toán học, thiên văn học và chiêm tinh học người Đức Johannes Kepler (1571-1630) phát minh ra một mẫu kính viễn vọng phản xạ (Kính viễn vọng Kepler), và thảo luận về những khám phá bằng kính viễn vọng của một nhà khoa học sống cùng thời, Galileo Galilei.
Sau đó vào năm 1655, nhà toán học, thiên văn học và vật lý học người Hà Lan Christiaan Huygens (1629-1695) đã chế tạo một chiếc kính thiên văn lớn hơn, hoạt động mạnh hơn kính viễn vọng của Kepler. Nhờ đó, ông phát hiện ra mặt trăng Titan của sao Thổ và kiểm chứng được rằng vành đai sao Thổ có chứa đá.
Tiếp nối sự cải tiến của Christiaan Huygens, nhà toán học và nhà khoa học người Anh Sir Isaac Newton (1643-1727) quan tâm đến việc cải thiện chất lượng quang học của kính thiên văn của nhà thiên văn học người Hà Lan.
Từ năm 1668 trở đi, Sir Isaac Newton đã áp dụng nguyên lý của James Gregory (nhà toán học và thiên văn học người Scotland) để tạo ra kính viễn vọng phản xạ đầu tiên trên thế giới. Kính viễn vọng của Newton đã khắc phục được nhiều nhược điểm về ảnh của kính viễn vọng khúc xạ, đồng thời thiết kế được chiếc kính ngắn gọn hơn.
Thời gian đó, con người có cơ hội quan sát bầu trời rõ ràng hơn, tráng lệ hơn với những cải tiến trong phát minh kính viễn vọng quan sát bầu trời từ các nhà thiên văn học.
Bốn năm sau đó, vào năm 1672, linh mục người Pháp Laurent Cassegrain (1629-1693) đã cải tiến thiết kế kính viễn vọng khúc xạ của Newton một lần nữa bằng ống kính thứ hai, lần này là một chiếc gương lồi giúp cải thiện hình ảnh mà người xem quan sát được.
Sau đó, vào giữa thế kỷ 18 ở Anh, luật sư người Anh Chester Moore Hall (1703-1771) người đã phát triển thấu kính màu đầu tiên vào năm 1729, sau đó, sử dụng thấu kính sắc độ để chế tạo kính viễn vọng sắc nét đầu tiên, một kính thiên văn khúc xạ không bị quang sai màu (méo màu).
Ảnh: Magellantv
Sau đó, nhà vật lý, nhà thiên văn học người Anh John Dollond (1706-1761) đã phát minh ra kính tiêu sắc năm 1758, giúp cho các nhà thiên văn nghiệp dư khắp thế giới có cơ hội ngắm nhìn bầu trời.
Chất lượng hình ảnh thiên văn đã có một bước tiến hóa mới trong thế kỷ 19 khi nhà nghiên cứu và nhà phát minh quang học người Pháp Léon Foucault (1819-1868) - người đã phát minh ra con lắc Foucault, thiết bị chứng tỏ Trái Đất đang tự quay quanh trục của nó - lắp ghép gương tráng bạc cho kính viễn vọng. Léon Foucault cho rằng, việc gắn một tấm phim mỏng bằng bạc mỏng, trong suốt bên ngoài kính viễn vọng thì có thể quan sát Mặt Trời mà không hại mắt.
Được mệnh danh là 'Mắt thần không gian', hay 'Mắt thần của Trái Đất', kính viễn vọng cho đến nay đã góp công rất lớn trong hành trình kiếm tìm ngoại hành tinh và siêu Trái Đất.
Cùng với sự phát triển của khoa học, nhiều loại kính viễn vọng được phát minh, có thể kể đến các loại kính viễn vọng vô tuyến, kính viễn vọng tia X, kính viễn vọng tia gamma; hay kính viễn vọng quang phổ, kính viễn vọng giao thoa...
Quay lại thế kỷ 17 khi linh mục người Pháp Laurent Cassegrain thực hiện một sự thay đổi mới lớn cho kính viễn vọng bằng cách thêm một chiếc gương thứ hai. Thiết kế của ông đã truyền cảm hứng cho các nhà phát minh hiện đại thời thế kỷ 20 hàng trăm năm sau đó, bởi các nhà khoa học của NASA đã học hỏi ít nhiều phát minh của Laurent Cassegrain để phát triển Kính viễn vọng Không gian Hubble (Hubble có một chiếc gương chính, đường kính 2,4 mét và một gương phụ kích thước nhỏ hơn).
Bức ảnh được chụp từ Kính viễn vọng Không gian Hubble. Ảnh: NASA, ESA
Nhờ lắp ghép các phát minh cải tiến như bộ gương có thể chuyển động nhằm khắc phục hiện tượng cầu sai và về sau là Wide Field 3 - một camera có độ phân giải và góc rộng hơn so với các thế hệ trước đây mà Hubble dần trở thành "mắt thần" của Trái Đất khi có thể thu nhận ánh sáng từ vật thể cách xa 12 tỉ năm ánh sáng. Ước tính, kính thiên văn phản xạ Hubble sẽ phục vụ đến năm 2030–2040.
Ngày 18/4/2018, NASA phóng Kính viễn vọng không gian TESS ra ngoài không gian với sứ mệnh tìm kiếm các ngoại hành tinh.
Dự kiến vào ngày 30/3/2021, NASA tiếp tục phóng đi Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST).
Chưa dừng ở đó, dự kiến vào ngày 30/3/2021, NASA tiếp tục phóng đi Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) hồng ngoại, sở hữu độ nhạy và độ phân giải chưa từng có, để thực hiện sứ mệnh quan sát những thiên thể ở xa nhất trong vũ trụ, vượt phạm vi khả năng nghiên cứu của các thiết bị mặt đất và kính viễn vọng không gian hiện tại.
Kỳ vọng từ JWST: Đối với giới thiên văn học, quá trình tiến hóa của vũ trụ dựa theo thuyết Big Bang (từ khi vũ trụ xuất hiện đến sự hình thành ngôi sao đầu tiên) vẫn còn khoảng trống lớn (Dark Age), vì thế, các nhà khoa học hy vọng với đặc điểm đột phá chưa từng có, Kính viễn vọng không gian James Webb sẽ giúp họ giải quyết một phần bí ẩn này.
Điều gì phân biệt sự khác biệt giữa kính viễn vọng khúc xạ và phản xạ? Cả hai đều là quang học, có nghĩa là chúng lấy ánh sáng từ quang phổ nhìn thấy được. Nhưng sự khác biệt là các kính thiên văn khúc xạ trước đó đã sử dụng kính quang học để quan sát vũ trụ, trong khi các kính viễn vọng phản xạ sử dụng gương, với một gương nghiêng vào một thị kính được gắn ở bên cạnh ống.
Kính viễn vọng khúc xạ là loại kính viễn vọng dùng các thấu kính để thay đổi đường truyền của các bức xạ điện từ, thông qua hiện tượng khúc xạ, tạo ra ảnh rõ nét của vật thể ở xa.
Kính viễn vọng phản xạ hoạt động dựa trên sự tảo ảnh của vật ở xa bằng các gương, thông qua hiện tượng phản xạ các bức xạ điện từ.
Bài viết sử dụng nguồn: MegallanTV
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.