Kính viễn vọng Roman - NASA: Sứ mệnh lập bản đồ vũ trụ

Hình minh họa Kính thiên văn vũ trụ Roman, từ trang sứ mệnh Roman của NASA. Nguồn ảnh: NASA

NASA vừa thông báo triển khai một kính thiên văn vũ trụ mới mang tên Nancy Grace Roman, được kỳ vọng sẽ cung cấp những góc nhìn mạnh mẽ cho ngành thiên văn học và hành trình khám phá vũ trụ của nhân loại.

Hầu hết các kính thiên văn vũ trụ hiện nay hoạt động như một chiếc đèn chiếu rọi: hướng vào một đối tượng cụ thể và nhìn thật kỹ vào nó. Tuy nhiên, kính thiên văn vũ trụ Nancy Grace Roman của NASA lại được chế tạo giống máy ảnh của một nhà khảo sát địa hình hơn. Nó đã được phóng lên không gian bằng tên lửa Falcon Heavy của SpaceX từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào ngày 30 tháng 8 năm 2026, lúc 7:26 sáng theo giờ EDT. ^[1] NASA cho biết sứ mệnh này đã được hoàn thành "sớm hơn kế hoạch và đúng ngân sách", và những hình ảnh khoa học đầu tiên dự kiến sẽ được gửi về không muộn hơn đầu năm 2027. ^[2]

Thay vì chỉ tập trung vào một sứ mệnh đơn lẻ, kính viễn vọng Roman sẽ cùng lúc triển khai hàng loạt dự án nghiên cứu quy mô lớn và thử nghiệm các công nghệ tiên tiến ngoài không gian. Bài viết này sẽ điểm lại cách nó sử dụng 5 năm hoạt động sắp tới, những công tác chuẩn bị đang được gấp rút thực hiện dưới mặt đất, cũng như những ẩn số mà chúng ta vẫn chưa thể giải đáp.

Kính viễn vọng Roman hiện đang ở đâu?

Chuyến bay tới quỹ đạo cuối cùng của Roman kéo dài khoảng ba tháng và đi quãng đường khoảng một triệu dặm, kết thúc tại một điểm gọi là L2. ^[2] Ngày 15 tháng 9, NASA viết rằng Roman vẫn đang trên hành trình tới L2 và sứ mệnh vẫn đúng tiến độ để có những hình ảnh khoa học đầu tiên không muộn hơn đầu năm 2027. ^[3] Bài đăng đó cũng cho biết NASA đã kích hoạt thiết bị chính của Roman và bắt đầu kiểm tra Coronagraph (bộ che sáng sao). ^[3]

Ảnh thử nghiệm từ Wide Field Instrument của Roman, được NASA đăng trong bản cập nhật ngày 15 tháng 9. Nguồn ảnh: NASA

Ngày 22 tháng 9, Coronagraph thực hiện quan sát đầu tiên, nhắm vào một ngôi sao mờ trong Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà láng giềng. ^[4] NASA cho biết lần quan sát đó xác nhận thiết bị có thể tạo ra một hình ảnh rõ nét, và gọi đây là một thử nghiệm rất hạn chế, mở đầu cho một loạt tác vụ khó hơn được tiến hành theo từng bước. ^[4] Ngày 27 tháng 9, Coronagraph nhìn vào một vị trí mới trong cùng thiên hà đó, nơi người ta kỳ vọng thấy nhiều ngôi sao trong một ảnh, và quả thật chúng đã xuất hiện. ^[4]

Cho đến nay, vẫn chưa rõ Roman đã tới L2 hay chưa, hoặc khi nào các đợt khảo sát của nó sẽ bắt đầu, vì các bản cập nhật của NASA không hề đề cập đến điều này. ^[4]

Không gian rộng mở hơn qua một lăng kính sắc nét

Gương chính của Roman rộng 2,4 mét, cùng kích thước với gương của Hubble. ^[5] Thiết bị Wide Field Instrument (Camera Trường nhìn rộng) của nó chụp được những hình ảnh sắc nét như của Hubble trên một trường nhìn lớn hơn ít nhất 100 lần, với diện tích 0,28 độ vuông. ^[5] Hãy hình dung Hubble cho bạn thấy một góc phố với từng chi tiết nhỏ, còn Roman cho bạn thấy cả khu phố với cùng mức độ chi tiết đó.

Wide Field Instrument: hình ảnh tách rời các bộ phận (exploded view). Nguồn ảnh: Benjamin Cromey / Wikimedia Commons, CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Một cuộc khảo sát với ba tầng quan sát chi tiết

Một trong những chương trình chính của Roman là High-Latitude Wide-Area Survey (đợt khảo sát diện rộng ở vĩ độ cao), gồm ba tầng: Medium, Deep và Wide. ^[6] Hãy hình dung một tấm bản đồ mà bạn có thể phóng to dần: một tập bản đồ đường bộ, một bản đồ thành phố và một chế độ xem phố.

Đồ họa thông tin của NASA về đợt khảo sát High-Latitude Wide-Area Survey, từ trang kỹ thuật của đợt khảo sát. Nguồn ảnh: NASA

Tầng Wide là tập bản đồ đường bộ. Nó bổ sung 2.700 độ vuông, chụp ở một bộ lọc hồng ngoại gần, với thời gian phơi sáng bằng tầng Medium, nâng tổng diện tích của đợt khảo sát lên hơn 5.000 độ vuông. ^[6]

Tầng Medium là bản đồ thành phố: 2.400 độ vuông được chụp ở ba bộ lọc hồng ngoại gần, với cả hình ảnh lẫn quang phổ. ^[6]

Tầng Deep là chế độ xem phố. Nó chỉ phủ 19,2 độ vuông, trong đó có hai vùng trời sâu dùng chung với Rubin Observatory, nhưng ảnh của nó đi sâu hơn khoảng 1,2 cấp sao, nghĩa là bắt được những vật thể mờ hơn, và thời gian phơi sáng quang phổ dài gấp tám lần. ^[6] Bên trong tầng này, một vùng siêu sâu rộng 5 độ vuông đi sâu hơn tầng Medium 1,7 cấp sao, và được dùng để hiệu chuẩn các phép đo hình dạng trong bài toán thấu kính hấp dẫn yếu. ^[6]

Mục tiêu của tất cả những việc này là tìm hiểu nguồn gốc của sự gia tốc vũ trụ, bằng hiện tượng thấu kính hấp dẫn yếu và cách các thiên hà tụ thành cụm, bao gồm các mẫu hình gọi là dao động âm baryon. ^[7] NASA phân bổ khoảng 17 tháng cho đợt khảo sát này, trong đó ít nhất một nửa các quan sát tầng Deep được thực hiện sớm trong sứ mệnh còn phần lớn các quan sát tầng Wide được thực hiện muộn. ^[6]

Truy vết những ngôi sao phát nổ

Chương trình thứ hai, High-Latitude Time-Domain Survey (đợt khảo sát miền thời gian ở vĩ độ cao), quan sát đi quan sát lại cùng những mảng trời để bắt những thứ thay đổi. Nó dùng các siêu tân tinh loại Ia, tức những ngôi sao phát nổ, để đo vũ trụ đã giãn nở như thế nào. ^[8] Nó nhắm tới các siêu tân tinh ở nhiều khoảng cách khác nhau, từ độ dịch chuyển đỏ khoảng 0,5 đến hơn 2,5. ^[9]

Đồ họa thông tin của NASA về đợt khảo sát High-Latitude Time-Domain Survey, từ trang kỹ thuật của đợt khảo sát diện rộng. Nguồn ảnh: NASA

Phần lõi của đợt khảo sát kéo dài khoảng hai năm vào giữa sứ mệnh chính. ^[8] Tài liệu của STScI, được cập nhật vào tháng 8 năm 2026 cho khớp với kế hoạch bay hiện hành, cho biết các vùng quan sát phía bắc và phía nam của đợt khảo sát đều được quét lại mỗi 5 ngày. ^[9] Ở các tầng chụp ảnh của vùng phía nam, chỉ có bộ lọc bước sóng ngắn nhất (bộ lọc xanh) được lặp lại ở mọi lần quan sát, còn bốn bộ lọc còn lại lặp lại mỗi 10 ngày theo từng cặp luân phiên, do đó thông tin màu sắc sẽ được thu thập mỗi 5 ngày. ^[9] Trang của NASA Goddard mô tả cùng nhịp quan sát đó là một chu kỳ lặp lại xen kẽ 10 ngày, với các nhóm bộ lọc con lặp lại mỗi 5 ngày. ^[8] Toàn bộ đợt khảo sát được phân bổ khoảng sáu tháng thời gian quan sát. ^[8]

Vậy câu hỏi là Roman sẽ tìm thấy bao nhiêu siêu tân tinh? Các trang tài liệu của NASA không đưa ra con số chính thức nào. Tuy nhiên, một nghiên cứu mô phỏng, dù không phải là một con số cam kết chắc chắn, đã tìm thấy khoảng 10.000 siêu tân tinh loại Ia của Roman trong mẫu mô phỏng của họ, kết hợp với 4.400 siêu tân tinh từ một đợt khảo sát khác mang tên LSST. ^[10] Điểm số năng lượng tối mô phỏng của nghiên cứu này, gọi là chỉ số chất lượng (figure of merit), vượt mức yêu cầu của sứ mệnh do NASA đặt ra là 326, mặc dù các tác giả lưu ý rằng vẫn chưa tính đến một số sai số hệ thống ^[10]

Tìm hành tinh nhờ không gian bị bẻ cong

Chương trình lớn thứ ba của Roman, Galactic Bulge Time-Domain Survey (đợt khảo sát miền thời gian vùng phình thiên hà), tập trung quan sát vào trung tâm đông đúc của Dải Ngân Hà. NASA kỳ vọng nó sẽ tìm thấy hơn một nghìn hành tinh có quỹ đạo rộng và hơn 100.000 hành tinh quá cảnh (đi qua trước ngôi sao của chúng), qua sáu mùa quan sát trải dài trong sứ mệnh năm năm. ^[11] Nó bổ sung cho các sứ mệnh Kepler và TESS, và có thể tìm thấy các "hành tinh lang thang" không quay quanh ngôi sao nào. ^[11]

Đồ họa thông tin của NASA về đợt khảo sát Galactic Bulge Time-Domain Survey, từ trang kỹ thuật của đợt khảo sát diện rộng. Nguồn ảnh: NASA

Phương pháp này gọi là vi thấu kính hấp dẫn. NASA giải thích rằng ánh sáng thường đi theo đường thẳng, nhưng khi đến gần một vật thể có khối lượng khổng lồ như một ngôi sao, không-thời gian bị bẻ cong khiến ánh sáng đi theo đường cong đó. ^[12] Hãy hình dung khi một ngôi sao đi ngang qua phía trước một ngôi sao ở xa hơn, nó sẽ hoạt động giống như một chiếc kính lúp tự nhiên. Nhờ việc quan sát qua chiếc "kính lúp tự nhiên" này, Roman có thể tìm ra những hành tinh tối tăm, nhỏ bé cỡ Trái Đất hoặc các "hành tinh lang thang" trôi dạt cô độc trong vũ trụ, vốn là những mục tiêu quá mờ nhạt mà không một ống kính quang học nào có thể trực tiếp nhìn thấy được.

NASA cho biết vi thấu kính hấp dẫn phù hợp nhất để tìm những thế giới nằm từ vùng có thể sinh sống quanh ngôi sao của chúng trở ra xa hơn. ^[12] Theo NASA, đợt khảo sát sẽ giúp tìm ra những bản sao của mọi hành tinh trong hệ Mặt Trời (ngoại trừ Sao Thủy), và có thể phát hiện những hành tinh có khối lượng bằng Trái Đất, thậm chí nhỏ hơn. ^[12]

Tài liệu của STScI mô tả hai loại mùa quan sát: các mùa lặp lại dày với chu kỳ quan sát lặp lại 12 phút, nhằm bắt các sự kiện từ những hành tinh nhỏ có chu kỳ quỹ đạo dài và các hành tinh lang thang, và các mùa lặp lại thưa với chu kỳ quan sát lặp lại năm ngày. ^[13] Đợt khảo sát phủ 1,7 độ vuông vùng phình của Dải Ngân Hà, trong sáu vùng quan sát. ^[13] Tôi không tìm được con số chính thức cho số ngôi sao mà nó sẽ theo dõi.

Bước tập dượt để tìm kiếm những thế giới giống Trái Đất

Roman còn mang theo một thiết bị thử nghiệm: Coronagraph, mà NASA gọi đây là một bản trình diễn công nghệ. [5] Thiết bị Coronagraph này sẽ che đi ánh sáng chói lóa của một ngôi sao để có thể nhìn thấy những thứ mờ hơn nhiều nằm cạnh nó, chẳng hạn như các hành tinh và những đĩa bụi. [14]

Đồ họa của NASA về Wide Field Instrument và Coronagraph của Roman, từ bản cập nhật ngày 15 tháng 9 của NASA. Nguồn ảnh: NASA

Các gương biến dạng của nó có hơn 1.600 bộ truyền động mỗi gương, và NASA cho biết mỗi bộ truyền động được điều khiển với độ chính xác đạt mức dưới 62 picomet - nhỏ hơn đường kính của một nguyên tử heli. ^[14] NASA cho biết công nghệ này được dùng trên các kính thiên văn mặt đất hiện đại nhưng chưa từng được tích hợp trên một coronagraph ngoài không gian. ^[14] Theo lời NASA, các quan sát đầu tiên hồi tháng 9 vừa qua chỉ mới là một thử nghiệm rất hạn chế. ^[4]

Thước đo sự thành công của sứ mệnh

NASA cho biết Roman sẽ giúp giải đáp những câu hỏi cốt lõi về năng lượng tối, ngoại hành tinh và vật lý thiên văn, đồng thời sẽ hoàn tất một cuộc điều tra thống kê về các hệ hành tinh trong thiên hà của chúng ta. ^[15] Một cuộc tổng điều tra như vậy không kể cho bạn nghe về một hành tinh riêng lẻ nào. Nó cho bạn biết điều gì là phổ biến và điều gì là hiếm gặp. NASA cũng cho biết Roman có tiềm năng đo được ánh sáng từ một tỷ thiên hà. ^[15]

Thành thật mà nói, có một danh sách dài những thông tin mà các tài liệu tôi đã đọc không hề đề cập đến: đợt khảo sát vùng phình sẽ theo dõi bao nhiêu ngôi sao, con số chính thức về số lượng siêu tân tinh dự kiến, một thước đo thành công cụ thể nào ngoài mức yêu cầu 326 được nêu trong một bài báo mô phỏng (mà tôi cũng không thể xác nhận định nghĩa chính xác của nó), việc Roman đã tới L2 hay chưa, và khi nào thì các đợt khảo sát của nó mới chính thức bắt đầu. Một số câu trả lời có lẽ sẽ chỉ xuất hiện khi kính viễn vọng này bắt đầu đi vào vận hành.

Nếu Roman hoạt động đúng như thiết kế, kết quả thú vị nhất của nó có thể không phải là một bức ảnh ngoạn mục đơn lẻ. Đó có thể là một tấm bản đồ bầu trời khổng lồ, được quan sát lặp đi lặp lại, đủ chi tiết để kiểm tra lý do vì sao sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc, và cho chúng ta thấy các hành tinh khác trong vũ trụ phổ biến đến mức nào.

Tài liệu tham khảo

1. NASA Science. "Roman Launch". Ngày 8/9/2026. https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/roman-launch/

2. NASA. "NASA's Dark Universe-Seeking Nancy Grace Roman Space Telescope Launches" (news release). Ngày 30/8/2026. https://www.nasa.gov/news-release/nasas-dark-universe-seeking-nancy-grace-roman-space-telescope-launches/

3. NASA Science (Roman blog). "NASA Activates Roman's Primary Instrument, Checks Out Coronagraph". Ngày 15/9/2026. https://science.nasa.gov/blogs/roman/2026/09/15/nasa-activates-romans-primary-instrument-checks-out-coronagraph/

4. NASA Science (Roman blog). "NASA Checks Roman Guidance System, Takes First Coronagraph Observation". Ngày 30/9/2026. https://science.nasa.gov/blogs/roman/2026/09/30/nasa-checks-roman-guidance-system-takes-first-coronagraph-observation/

5. NASA Science. "Frequently Asked Questions" (Roman Space Telescope). Cập nhật ngày 22/9/2026. https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/frequently-asked-questions/

6. NASA Science. "High-Latitude Wide-Area Survey - Technical Details". Cập nhật ngày 26/5/2026. https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/high-latitude-wide-area-survey-technical/

7. NASA Goddard. "High-Latitude Wide-Area Survey". https://roman.gsfc.nasa.gov/science/High_Latitude_Wide_Area_Survey.html

8. NASA Goddard. "High-Latitude Time-Domain Survey". https://roman.gsfc.nasa.gov/science/High_Latitude_Time_Domain_Survey.html

9. STScI Roman User Documentation. "High-Latitude Time-Domain Survey". Cập nhật ngày 24/8/2026. https://roman-docs.stsci.edu/roman-community-defined-surveys/high-latitude-time-domain-survey

10. Kessler, R. et al. "Cosmology Constraints from Type Ia Supernova Simulations of the Nancy Grace Roman Space Telescope Strategy Recommended by the High Latitude Time Domain Survey Definition Committee". arXiv:2506.04402 (accepted to The Astrophysical Journal). https://arxiv.org/abs/2506.04402

11. NASA Goddard. "Galactic Bulge Time-Domain Survey". https://roman.gsfc.nasa.gov/science/Galactic_Bulge_Time_Domain_Survey.html

12. NASA Science. "Microlensing" (Roman Space Telescope). Ngày 21/7/2026. https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/microlensing/

13. STScI Roman User Documentation. "Galactic Bulge Time-Domain Survey". Cập nhật ngày 24/8/2026. https://roman-docs.stsci.edu/roman-community-defined-surveys/galactic-bulge-time-domain-survey

14. NASA Science. "Roman Coronagraph Systems". Cập nhật ngày 17/8/2026. https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/coronagraph-systems/

15. NASA Science. "Nancy Grace Roman Space Telescope" (mission page). Cập nhật ngày 2/10/2026. https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/