Tàu vũ trụ bay cách Trái đất bao nhiều km

Tìm hiểu về Voyager 1 và 2 - hai tàu vũ trụ xa Trái Đất nhất hiện nay.

Hai tàu vũ trụ rời Trái Đất 38 năm trước hiện đang ở đâu?

Hai tàu vũ trụ Voyager 1 và Voyager 2 được con người phóng lên vũ trụ vào năm 1977. Mục tiêu của hai tàu nhằm khảo sát các hành tính sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương và sao Hải Vương, hai tàu đã hoàn thành nhiệm vụ này năm 1989. Theo báo cáo của NASA ngày hôm qua cho biết Voyager 1 đã cách trái đất 18,8 tỷ km trong khi tàu Voyager 2 được phóng sau đó 16 ngày đã bay được 15,3 tỷ km. Với khoảng cách này, thông tin mà Voyager 1 gửi về phải mất 17 tiếng Trái đất mới có thể nhận được. Lịch trình cụ thể của 2 tàu:

"Tàu Voyager 1 được phóng đi ngày 5/9/1977 với tốc độ 15,7 km/s bay lên cao hơn so với mặt phẳng Hoàng đạo. Đến năm 2002, con tàu này cách Trái Đất 12,7 tỷ km. Tàu này thăm dò sao Mộc, sao Thổ, các hành tinh của 2 sao này và khoảng không bên ngoài hệ Mặt Trời.

Tàu Voyager 2 được phóng đi ngày 20/8/1977, tốc độ 17,23 km/s lên quỹ đạo thấp hơn mặt phẳng các hành tinh, năm 2002 tàu cách Trái Đất 10.08 tỷ km. Tàu này tìn kiếm thông tin về sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương, các vệ tinh của bốn sao này và khoảng không gian bên ngoài hệ Mặt Trời."

Suốt những năm qua, hai con tàu trên bay và hoạt động rất tốt, liên tục truyền về những dữ liệu ghi nhận được về các hành tinh và khoảng không gian xa xôi bên ngoài hệ Mặt Trời, nơi vũ trụ giữa các vì sao bắt đầu. Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) cho biết hai con tàu nặng 1 tấn này bị đẩy khỏi lực hút của Mặt Trời và sẽ mãi mãi bay trong vũ trụ giữa các vì sao và sẽ di chuyển với tốc độ khoảng 3 đơn vị thiên văn.

Khi vượt ra khỏi ranh giới của hệ Mặt Trời, liên lạc từ Trái Đất với Voyager 1 mất tới 23 giờ và hơn 18 giờ với Voyager 2. Các nhà khoa học cho rằng chúng phải mất từ 3 đến 4 năm để vượt qua ranh giới giữa hệ Mặt Trời và phần còn lại của vũ trụ, khi con tàu đạt khoảng cách 15 tỉ km.

Ở thời điểm ngày 13/4/2010, Voyager 2 ở khoảng cách khoảng 13,747 tỉ km hay 0,001443 năm ánh sáng từ Mặt trời. Nó cách xa Mặt trời gấp hai lần so với Sao Diêm Vương, và xa phía ngoài điểm cận nhật của sao 90377 Sedna, nhưng vẫn chưa ở ngoài các giới hạn bên ngoài của quỹ đạo của hành tinh lùn Eris.

Voyager 2 không hướng về bất kỳ ngôi sao cụ thể nào. Nếu cứ để như vậy, nó sẽ bay qua sao Sirius. Sao này hiện đang ở cách 8,5 năm ánh sáng từ Mặt trời và đang di chuyển chéo khỏi Mặt trời, ở khoảng cách 4,3 năm ánh sáng hay 40 nghìn tỷ km trong khoảng 296.000 năm. Voyager 2 được chờ đợi sẽ tiếp tục truyền các thông điệp sóng radio yếu ít nhất cho tới năm 2025, hơn 48 năm từ khi nó được phóng lên.

Trong khi đó ngày 9/10/2009, Voyager 1 đang di chuyển với tốc độ 17.078 km/s so với Mặt trời nhanh hơn khoảng 10% so với Voyager 2. Ngày 20/3/2013, Voyager 1 được thông báo là vật thể đầu tiên do con người chế tạo rời khỏi Hệ mặt trời.

Và giống như người anh em của mình, Voyager 1 không hướng về bất kỳ ngôi sao cụ thể nào nhưng sau khoảng 40.000 năm nó sẽ đi qua ngôi sao AC+79 3888 trong chòm sao Camelopardalis với khoảng cách 1,6 năm ánh sáng bởi AC+79 3888 đang đi về phía Hệ mặt trời với vận tốc khoảng 119 km/s.

Trong tương lai nếu chúng ta có thể chế tạo được những con tàu vũ trụ đạt được tốc độ ánh sáng thì nhiều khả năng trên đường khám phá vũ trụ các nhà du hành sẽ gặp lại 2 anh chàng tiên phong mở đường này.

Theo genK.vn

Trái đất và các hành tinh hàng xóm, cùng các tiểu hành tinh, hành tinh lùn, thiên thạch, sao chổi... thuộc Hệ Mặt trời (Thái Dương hệ) với Mặt trời là trung tâm của hệ này. Các nhà thiên văn học sử dụng một đơn vị đo để đo khoảng cách giữa các thiên thể trong hệ Mặt trời, được gọi là AU (Astronomical Unit), hay nghĩa tiếng Việt là Đơn vị Thiên văn.

Khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời là 149.597.870.700 mét (149,6 triệu km).

Đơn vị thiên văn (AU) là khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời. Một đơn vị thiên văn bằng với khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời, là 149.597.870.700 mét (149,6 triệu km). Các nhà thiên văn học sử dụng đơn vị này để đo khoảng cách giữa các thiên thể trong hệ Mặt trời. Thí dụ khoảng cách từ Mặt trời tới Mộc Tinh là 5,2 AU trong khi Hải Vương Tinh cách Mặt trời tới 30,07 AU.

Ở rìa ngoài cùng của Thái Dương hệ, đám mây Oort, nơi được cho là cái nôi của các sao chổi, cách Mặt trời 100.000 AU. Khoảng cách tới ngôi sao gần nhất, Proxima Centauri, xấp xỉ 250.000 AU. Tuy nhiên, để đo các khoảng cách xa hơn, giới thiên văn học đã sử dụng năm ánh sáng hay khoảng cách ánh sáng di chuyển được trong một năm của Trái đất – tương đương 63.239 AU. Vì vậy, theo quy đổi, Proxima Centauri nằm cách Mặt trời 4,2 năm ánh sáng.

Quỹ đạo hình elip

Tuy nhiên như bạn cũng đã biết, quỹ đạo của Trái đất xung quanh Mặt trời không phải là một đường tròn hoàn hảo tuyệt đối, nó là một hình ellip. Nên trong một năm, có lúc Trái đất tới gần Mặt trời, lúc thì lại ra xa.

Điểm trên quỹ đạo mà Trái đất tới gần Mặt trời nhất gọi là Điểm cận nhật, khoảng cách khoảng 146 triệu cây số và vào tháng 1 hằng năm Trái đất sẽ tới điểm này. Điểm trên quỹ đạo mà Trái đất xa ra Mặt trời nhất được gọi là Điểm viễn nhật, khoảng cách khoảng 152 triệu cây số và vào tháng 7 hằng năm Trái đất sẽ tới điểm này.

Xác định các khoảng cách

Trong lịch sử đã ghi nhận, nhà thiên văn và toán học Aristarchus của (đảo) Samos người Hy Lạp là người đầu tiên đo khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời vào khoảng năm 250 trước Công nguyên. Và vào thời hiện đại, nhà thiên văn học Christiaan Huygens người Hòa Lan đã đo khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời vào năm 1653.

Ông Huygens sử dụng các pha của Kim Tinh để tìm kiếm các góc trong tam giác Kim Tinh - Trái đất - Mặt trời. Thí dụ, khi Kim Tinh xuất hiện lúc được Mặt trời rọi sáng một nửa, 3 thiên thể hình thành một tam giác đều nhìn từ Trái đất. Phỏng đoán kích thước của Kim Tinh (một cách vô tình nhưng lại chính xác), ông Huygens đã có thể xác định khoảng cách từ Kim Tinh tới Trái đất, và khi biết được khoảng cách đó, cộng với các góc của tam giác, ông đã có thể đo được khoảng cách tới Mặt trời. Tuy nhiên, vì phương pháp của Huygens một phần là sản phẩm mang tính suy đoán và không hoàn toàn dựa trên căn cứ khoa học nên không được tín nhiệm.

Năm 1672, nhà toán học và thiên văn học Giovanni Cassini người Ý đã sử dụng một phương pháp bao gồm cả thị sai, hay sai số góc, để tìm khoảng cách tới Hỏa Tinh và đồng thời tính toán ra khoảng cách tới Mặt trời. Ông đã gởi một người đồng nghiệp là Jean Richer tới vùng Guiana thuộc Pháp trong khi bản thân ông ở Paris. Họ đã đo đạc vị trí tương đối của Hỏa Tinh với các ngôi sao khác và lập lưới tam giác những kết quả đo đạc này với khoảng cách đã biết giữa Paris và Guiana. Một khi nắm được khoảng cách tới Sao Hỏa, họ cũng có thể tính toán được khoảng cách tới Mặt trời. Vì các phương pháp của Cassini mang tính khoa học hơn nên được tin cậy.

Phương trình mới

Với sự ra đời của tàu vũ trụ và radar, con người đã có trong tay những phương thức để đo đạc trực tiếp khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời. Định nghĩa về đơn vị thiên văn (AU) từng là “bán kính của một quỹ đạo tròn, không xáo trộn quanh Mặt trời của một hạt có khối lượng vô cùng nhỏ, di chuyển với chuyển động trung bình 0,01720209895 radian mỗi ngày (được gọi là hằng số Gaussian)".

Ngoài việc khiến mọi thứ trở nên khó một cách không cần thiết đối với các giáo sư thiên văn học, định nghĩa trên thực tế không phù hợp với học thuyết tương đối nói chung. Sử dụng định nghĩa cũ, giá trị của AU sẽ thay đổi dựa vào vị trí của người quan sát trong Thái Dương hệ. Nếu người quan sát ở trên sao Mộc sử dụng định nghĩa cũ để tính toán khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời, kết quả sẽ sai lệch so với con số tính toán được trên Trái đất khoảng 1.000 mét.

Hơn thế nữa, hằng số Gaussian phụ thuộc vào khối lượng của Mặt trời, và vì Mặt trời mất dần khối lượng khi tỏa ra năng lượng nên giá trị của AU thay đổi cùng với nó.

Tháng 8/2012, Hiệp hội Thiên văn học Quốc tế (IAU) chánh thức xác nhận con số 149.597.870.700 mét cho mỗi Đơn vị thiên văn. Con số này dựa trên tốc độ của ánh sáng, một khoảng cách xác định. Một mét được định nghĩa là khoảng cách mà ánh sáng di chuyển được trong một môi trường chân không trong 1 phần 299.792.458 giây.

Cập nhật: 24/02/2021 Theo vutrutrongtamtay/vietnamnet

Theo Live Science, khi các cơ quan vũ trụ tính toán và thiết lập kỷ lục tốc độ, những con số cần được chỉ rõ do có nhiều khung tham chiếu khác nhau. Tốc độ của tàu vũ trụ có thể được xác định với mốc tham chiếu là Trái Đất, Mặt Trời hoặc thiên thể khác.

Khi tàu vũ trụ bay xa khỏi Trái Đất, việc sử dụng phương pháp đo lường truyền thống càng trở nên khó khăn hơn. Điều này đặc biệt đúng với hệ mét bởi một ngày trên sao Hỏa có độ dài khác với một ngày trên Trái Đất. Do khung thời gian mà con người sử dụng không còn đúng, vận tốc đo bằng khoảng cách chia thời gian cũng mang tính tương đối.

Trong quá trình xác định vật thể di chuyển nhanh nhất trong vũ trụ, các nhà nghiên cứu phải cân nhắc vài yếu tố. Đầu tiên, họ cần quyết định sử dụng thiên thể nào làm điểm tham chiếu khi tính vận tốc. Nếu tính tốc độ của một chiếc xe, Trái Đất là điểm tham chiếu hoàn hảo. Nhưng đối với du hành trong vũ trụ, việc sử dụng một điểm tham chiếu lớn hơn sẽ hợp lý hơn.

Sau khi tàu vũ trụ rời khỏi khí quyển Trái Đất, con tàu không duy trì vận tốc đều đặn. Vận tốc phóng khác với vận tốc du hành. Theo Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ, tương tác giữa các hành tinh cũng khiến một vật thể thay đổi vận tốc. Ví dụ, một con tàu vũ trụ có thể tăng tốc trong không gian khi bay ngang qua một hành tinh hoặc thiên thể khác như mặt trăng của nó, sử dụng lực hấp dẫn từ hành tinh để tăng tốc hoặc đẩy tàu bay xa hơn.

Sau 5 năm bay trong vũ trụ, tàu thăm dò Juno của NASA tiếp cận sao Mộc vào ngày 4/7/2016. Lực hấp dẫn khổng lồ của hành tinh giúp Juno tăng tốc tới 265.000 km/h xét theo điểm tham chiếu là Trái Đất. Tốc độ này biến Juno thành vật thể nhân tạo nhanh nhất trong lịch sử.

Nếu dùng điểm tham chiếu là Mặt Trời, tàu thăm dò Helios I và Helios II của NASA nắm giữ kỷ lục tốc độ khi bay ngang qua Mặt Trời (253,000 km/h). Hai con tàu này được phóng vào năm 1974 và 1976 để nghiên cứu những quá trình diễn ra trên Mặt Trời.

Kỷ lục về tốc độ phóng nhanh nhất thuộc về tàu thăm dò New Horizons, cất cánh năm 2006 trong sứ mệnh nghiên cứu sao Diêm vương và vành đai Kuiper. Con tàu nặng 478 kg có kích thước bằng một chiếc đàn piano này cất cánh từ Trái Đất với tốc độ gần 58.000 km/h. Tốc độ thoát của New Horizons đánh bại kỷ lục trước đó do tàu Pioneer 10 khởi hành đến sao Mộc năm 1972 nắm giữ (khoảng 52.000 km/h).

Dù Juno đang là vật thể nhân tạo nhanh nhất hiện nay, nó khó có thể duy trì kỷ lục này trong thời gian dài. NASA đang lên kế hoạch phóng Solar Probe Plus, một con tàu thăm dò được thiết kế để bay qua khí quyển Mặt Trời, vào năm 2018. Do kích thước khổng lồ của Mặt Trời, con tàu có thể đạt vận tốc 724.000 km/h khi bay quanh quỹ đạo ngôi sao. Với vận tốc này, các phi hành gia có thể bay từ Trái Đất đến Mặt Trăng chỉ trong 30 phút.

Đối với tàu vũ trụ quay về Trái Đất, tốc độ nhanh nhất do tàu vũ trụ Stardust nghiên cứu sao chổi lập ra. Nó bay qua khí quyển Trái Đất ở vận tốc hơn 46.600 km/h.