Nancy Grace Roman từng phải đấu tranh cả đời để thế giới tin rằng một kính viễn vọng trong không gian là điều khả thi.
Kính thiên văn không gian Hubble đã chứng minh bà đúng. Giờ đây, chiếc kính mang tên bà sắp đẩy ranh giới xa hơn nữa với độ chính xác đến từng picomet, nhìn xa vào vũ trụ để trả lời những câu hỏi mà chính từ dữ liệu của kính thiên văn Hubble và thậm chí kính James Webb cũng chưa thể thỏa mãn. Kính thiên văn Roman sinh ra để làm điều cả hai không thể: quét bầu trời trên diện rộng với tốc độ và độ chính xác chưa từng có, nhằm trả lời ba câu hỏi nền tảng: Năng lượng tối là gì?, Có bao nhiêu hành tinh ở ngoài kia?, và Vũ trụ được cấu trúc như thế nào?
Chiếc kính thiên văn không gian này được trang bị gương chính có đường kính 2,4 mét dạng hệ ba gương anastigmat- một hệ ba gương cong phi cầu được lắp kết hợp để triệt tiêu đồng thời quang sai coma, loạn thị và cong trường. Kết quả là hệ này mang lại ảnh sắc nét đồng đều trên toàn bộ trường nhìn 0,28 độ vuông của kính, rộng gấp 100 lần kính Hubble. Tiêu cự hiệu dụng của kính đạt 18,6 mét (f/7,8), toàn bộ đặt trong khung composite sợi carbon chống giãn nở nhiệt tuyệt đối.
Hai thiết bị công nghệ cao đặc biệt quan trọng của kính Roman là:
Thiết bị trường rộng (Wide Field Instrument), là một camera không gian mạnh nhất từng được chế tạo về khả năng khảo sát, với 18 cảm biến HgCdTe H4RG-10 (Teledyne), mỗi cảm biến 4096 × 4096 pixel, mang lại độ phân giải tổng cộng khoảng 300 megapixel - gấp 4 lần cảm biến của kính James Webb. Bên cạnh đó, thiết bị này có hiệu suất lượng tử > 85%, dòng tối < 0,01 electron/pixel/giây, hoạt động ở 100K (-173°C) nhờ tản nhiệt bức xạ thụ động. Bộ lọc dải rộng (0,62 – 2,13 μm), lăng kính cho quang phổ R ~461 mang lại một con số ước tính đến khó tin: Trong 5 năm, Roman sẽ khảo sát khoảng 2.000 độ vuông bầu trời, diện tích khảo sát mà Hubble cần hàng trăm nghìn năm để bao phủ hết.
Tấm chắn nhật hoa (coronagraph instrument / CGI) áp dụng công nghệ đến picomet (pm). Đây là nơi nghịch lý "cái vô cùng nhỏ mở ra cái vô cùng lớn" hiện hình rõ nhất. Một ngôi sao sáng hơn hành tinh quay quanh nó một tỷ lần. Để "nhìn thấy" hành tinh, bạn phải triệt tiêu ánh sáng sao với độ chính xác không tưởng. CGI làm điều đó bằng chuỗi công nghệ chưa từng sử dụng ngoài không gian gồm:
- Gương biến dạng MEMS: hai gương với 2.304 bộ kích hoạt siêu nhỏ mỗi chiếc, điều chỉnh bề mặt ở độ chính xác picomet (10⁻¹² mét, nhỏ hơn đường kính nguyên tử hydro). Hai gương kiểm soát đồng thời biên độ và pha sóng ánh sáng, tạo ra "vùng tối" nơi ánh sáng sao bị triệt tiêu gần như tuyệt đối.
- Hai chế độ mặt nạ: Hybrid Lyot Coronagraph (HLC): Đạt độ tương phản 10⁻⁹, đủ để phân biệt được vật thể mờ hơn sao chủ một tỷ lần; và Shaped Pupil Coronagraph (SPC): Cho phép chụp ảnh lẫn quang phổ hành tinh và đĩa bụi quanh sao.
- Cảm biến EMCCD: Sau khi ánh sáng sao bị triệt, tín hiệu còn lại cực yếu. Cảm biến EMCCD cho phép phát hiện từng photon đơn lẻ với độ nhiễu gần bằng không.
Nếu thành công, CGI sẽ cải thiện khả năng chụp trực tiếp hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời lên gấp 100 tới 1.000 lần so với mọi thiết bị hiện có và mở đường cho việc tìm kiếm dấu hiệu sự sống trong khí quyển các hành tinh dạng Trái Đất.
Dự kiến phóng trong năm 2026 này, Roman sẽ bay tại điểm L2, cách Trái Đất 1,5 triệu km (cùng vị trí với James Webb) và dự kiến truyền về Trái Đất 500 GB dữ liệu mỗi ngày qua băng tần Ka, tạo ra kho dữ liệu cỡ petabyte trong suốt sứ mệnh.
Nguyễn Văn Hiếu
(Thành viên hội đồng chuyên môn VACA)
Bài viết này đã đăng trên tạp chí Cosmionyx số tháng 3 năm 2026.
