Sinh viên Mỹ giải mã được bí ẩn 60 năm về vành đai "chết chóc" Van Allen

15/12/2017 08:38:50

Một bí ẩn không gian làm đau đầu các nhà khoa học trong gần 60 năm qua vừa được các sinh viên đại học Colorado Boulder ở Mỹ giải mã thành công.


Đó là bí ẩn về nguồn gốc các phân tử năng lượng nằm ở khu vực bên trong của vành đai bức xạ Van Allen, khối phân tử năng lượng bao quanh Trái đất được neo giữ bởi từ trường của hành tinh xanh. Tác dụng của các vành đai bức xạ là bảo vệ chúng ta khỏi những hiệu ứng bức xạ độc hại nhất trong không gian.

Mô phỏng vành đai bức xạ Van Allen. (Ảnh: Engadget).


Lâu nay, các nhà khoa học cho rằng các proton điện tích cao trong những vành đai dạng này đến từ CRAND (cosmic ray albedo neutron decay, hủy diệt neutron suất phản xạ tia vũ trụ) , là những gì xảy ra khi các tia vũ trụ vỡ tung thành neutron trong khí quyển Trái đất, ví dụ như các vụ nổ supernova. Quá trình này tạo ra các phân tử năng lượng bị bẫy trong vành đai Van Allen. Tuy nhiên, lý thuyết này không được mở rộng để bao gồm cả các electron ở rìa bên trong của vành đai (inner belts).

CRAND cũng chính là nguyên nhân tạo ra các electron mang điện tích cao. (Ảnh minh họa).

Gần đây, một nhóm sinh viên đến từ đại học Colorado Boulder đã khẳng định rằng, CRAND cũng chính là nguyên nhân tạo ra các electron mang điện tích cao nói trên. Thành quả này rất có ý nghĩa vì sẽ giúp chúng ta dự đoán được đường đi của các phân tử tích điện. Các phân tử tích điện này vốn là trở ngại cho các vệ tinh và phi hành gia khi xuyên qua lớp vỏ bảo vệ từ quyển của trái đất để bay vào vũ trụ (từ quyển là khu vực bao quanh các thiên thể chịu sự điều khiển của từ trường thiên thể đó).


Bí ẩn nguồn gốc các electron điện tích cao được giải mã thành công là nhờ một công cụ tự chế: vệ tinh CubeSats . CubeSats là một vệ tinh nhỏ cỡ ổ bánh mì hay hộp đựng giày, được trợ cấp cho các sinh viên thông qua quỹ khoa học quốc gia NSF (National Science Fund, một chương trình trợ cấp nghiên cứu và giáo dục trong các lĩnh vực khoa học, kỹ nghệ ở Mỹ). Hơn 65 sinh viên đại học Colorado Boulder đã tham gia thiết kế và chế tạo CubeSats nhỏ dưới sự hướng dẫn của một giáo sư phòng thí nghiệm vật lý không gian và khí quyển (LASP) của trường và một giáo sư khác về khoa học kỹ nghệ không gian.

Vệ tinh CubeSats nhỏ do nhóm hơn 65 sinh viên đại học Colorado Boulder thiết kế và chế tạo. (Ảnh: LASP).

Công trình của các sinh viên đại học Colorado Boulder đã được đăng tải trên tạp chí danh tiếng Nature số ra ngày thứ tư vừa qua (13/12). Các nhà khoa học Mỹ hy vọng rằng, khi các sinh viên đại học và trung học ở nước này có nhiều cơ hội tiếp cận không gian hơn thì càng có nhiều hơn những khám phá dạng này trong tương lai gần.

Vành đai bức xạ Van Allen

Vành đai bức xạ Van Allen (Van Allen Radiation Belt) là một vành đai bức xạ lớn bao quanh phía ngoài trái đất. Van Allen được hình thành từ các thể và phân tử phóng xạ mặt trời mang điện tích phát ra từ thượng tầng khí quyển của mặt trời và các vì sao. Vị trí của vành đai Van Allen là ở độ cao 12-60 ngàn km, bao quanh bề mặt toàn bộ trái đất.

Theo Venus Project, không có sinh vật sống nào từ trái đất có thể sống sót khi muốn vượt qua vành đai Van Allen từ trái đất. Đó là vì sự phát tỏa phóng xạ điện tích cao của hiện tượng ion hóa bức xạ hoặc ion hóa các phân tử sẽ làm bốc hơi mọi sinh vật sống muốn du hành xuyên qua Van Allen. Điều này có nghĩa là các phi hành gia Apollo được cho là đã bay lên mặt trăng sẽ bốc hơi ngay lập tức khi ngang qua vành đai Van Allen, dù sử dụng công nghệ thô sơ những năm 1960 hay công nghệ tiên tiến nhất hiện nay!