Cựu sinh viên TXST chia sẻ quan điểm về các mẫu tiểu hành tinh quý hiếm của NASA với thế giới

Vào năm 2023, sứ mệnh OSIRIS-REx (Nguồn gốc, Giải thích quang phổ, Nhận dạng tài nguyên và Bảo mật Regolith Explorer/Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification and Security Regolith Explorer) của NASA đã đưa các mẫu của tiểu hành tinh Bennu về Trái đất, khiến đây trở thành sứ mệnh không gian đầu tiên của Hoa Kỳ đạt được thành tích như vậy.

Mặc dù sẽ có ít người có thể phân tích các mẫu tiểu hành tinh, nhưng các nhà khoa học trên toàn cầu có thể nghiên cứu hình ảnh có độ phân giải cao của các mẫu đó nhờ công trình của cựu sinh viên Đại học Bang Texas (TXST) – Joseph Aebersold, một sinh viên tốt nghiệp ngành khoa học thông tin địa lý năm 2016.

Sau khi nhóm sứ mệnh thu hồi hộp trả mẫu từ địa điểm hạ cánh ở sa mạc Utah, Aebersold đã có được hình ảnh này với vai trò là chuyên gia tài trợ của Văn phòng Nghiên cứu và Chương trình Tài trợ (ORSP) của Trung tâm Vũ trụ Johnson (JETS) của TXST. Với tư cách là trưởng nhóm về Hình ảnh nâng cao và Trực quan hóa Vật liệu thiên văn (AIVA) tại Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA, anh và đồng nghiệp Erika Blumenfeld được giao nhiệm vụ ghi lại các mẫu bằng ảnh có độ phân giải cao và mô hình 3D trước các vật liệu—có kích thước từ lớn đến nhỏ—được phân phát cho các nhà nghiên cứu háo hức.

Aebersold cho biết: “Chúng tôi đã thực hành và nói chuyện với những người phụ trách về những gì sẽ có giá trị cho nhóm khoa học và cho hậu thế, bởi vì những mẫu này sẽ không bao giờ có cấu hình như vậy bên trong phần cứng nữa”. “Tôi làm khoa học hình ảnh, xử lý xử lý và cả mặt 3D. Chúng tôi đang trong quá trình thực hiện một số mô hình 3D cho OSIRIS-REx. Tôi có thể khá an toàn khi nói rằng chúng tôi sẽ không tạo ra mô hình bụi 3D, nhưng chúng tôi đã thu được khá ít. Chúng tôi đã thực hiện bằng chứng về khái niệm trên các mẫu theo thứ tự milimet, milimet rưỡi. Vì vậy, đó là những gì chúng tôi đang hướng tới. Điều đó mở ra khả năng 3D cho hầu hết bộ sưu tập đã quay trở lại này.”

Mối liên hệ của TXST với sứ mệnh OSIRIS-REx vượt xa Aebersold. Tiến sĩ Eve Berger, nhà khoa học nghiên cứu cấp cao của ORSP-JETS của TXST, đã cộng tác với sứ mệnh OSIRIS-REx trong nhóm làm việc Phân tích hữu cơ mẫu của tổ chức này. Sau đó, cô tham gia toàn thời gian vào Ban Khoa học Khám phá và Nghiên cứu Vật liệu Thiên văn (ARES) tại Trung tâm Vũ trụ Johnson, nơi cô là thành viên của nhóm phục hồi hiện trường OSIRIS-REx trong quá trình trả mẫu. Tiến sĩ Christopher Snead đã nghiên cứu các mẫu quý hiếm từ tiểu hành tinh Ryugu do Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) cung cấp để đổi lấy mẫu Bennu trong thời gian anh làm nhà khoa học nghiên cứu cấp cao của ORSP-JETS. Snead hiện đóng vai trò là người phụ trách mẫu của NASA JSC ARES cho các mẫu Hayabusa2 của JAXA và phó người phụ trách mẫu OSIRIS-REx.

Ra mắt vào năm 2016, OSIRIS-REx đã gặp Bennu vào năm 2018 trước khi thu thập thành công các mẫu vào cuối năm 2020. Sau khi gửi mẫu đến Trái đất, tàu vũ trụ tiếp tục khám phá tiểu hành tinh Apophis trong một sứ mệnh mới, OSIRIS-APEX.

Hoạt động trong môi trường phòng sạch, Aebersold sử dụng máy ảnh Fuji GFX 100S để ghi lại những hình ảnh cực kỳ chi tiết. GFX được chọn vì hai lý do—nó là máy ảnh không gương lật 100 megapixel duy nhất hiện có vào thời điểm đó và nó có tính năng xếp chồng tiêu điểm tích hợp, điều này rất cần thiết nhờ độ phóng đại cực lớn và mang lại độ sâu trường ảnh hẹp.

Aebersold giải thích: “Chúng tôi không thể thực hiện phiên bản xếp chồng hình ảnh truyền thống khi bạn di chuyển máy ảnh một cách vật lý. “Chúng tôi phải giữ máy ảnh cố định, vì vậy chúng tôi thách thức tất cả các loại kiểu máy và cách thiết lập truyền thống bằng những thứ này. Chúng tôi phải phát minh ra quy trình cho những gì chúng tôi đang làm vì điều này chưa từng được thực hiện trước đây. Nó giống như, ‘Làm thế nào chúng ta có thể chụp ảnh các mẫu tiểu hành tinh mà chúng ta thậm chí còn không biết chắc chắn chúng trông như thế nào?’”

Kết quả thật ấn tượng. Aebersold không tự mình thực hiện phân tích mẫu/khoa học—sau khi các mẫu được chụp ảnh và lập mô hình, nhóm của anh sẽ chuyển dữ liệu đó cho các nhà nghiên cứu, những người mong muốn tìm hiểu từng thông tin cuối cùng.

“Một trong những điều điên rồ nhất xuất hiện là những bức ảnh trên khay của chúng tôi. Các nhà nghiên cứu đã có thể ghép hai phần của một mẫu lại với nhau,” Aebersold nói. “Họ có thể ghép hai mẫu lớn hơn—từ hai khay khác nhau—chỉ bằng chất lượng hình ảnh của chúng tôi. Các mẫu không nằm trong cùng một khay. Chúng không ở cạnh nhau, nhưng nhóm phân tích khoa học đang xem xét các hình ảnh của chúng tôi: ‘Ồ, mảnh này trông có vẻ hợp với tảng đá này.’ Vì vậy, họ đã chụp ảnh màn hình, đối chiếu và đúng vậy, có một đường gãy . Và sau đó họ viết một bài báo về nó.

“Đây là sự tương tác duy nhất mà một số người trong số này có được với một mẫu, trừ khi họ nhận được một mẫu để tự phân tích. Vì vậy, họ đang nghiền ngẫm những hình ảnh này,” anh nói. “Đó là lý do tại sao chúng tôi muốn cung cấp cho họ những hình ảnh chất lượng cao này.”

Hành trình đến với NASA của Aebersold bắt đầu vào năm 2015. Anh đăng ký thực tập từ xa với công việc trong chương trình lập danh mục nhiếp ảnh phi hành gia của NASA thông qua ORSP-JETS. Chương trình JETS là sự hợp tác đa tổ chức hỗ trợ và giao tiếp trực tiếp với Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA và Jacobs Engineering. Aebersold đã thực hiện công việc thực tập đó, dẫn đến cơ hội thực tập trực tiếp vào mùa hè năm 2016 để làm việc với Nhóm Phân tích Khoa học Hình ảnh của Jacobs Engineering. Ở đó, anh học cách vận hành máy quét ánh sáng có cấu trúc để tạo mô hình 3D. Vào năm 2017, Jacobs đã thuê anh vào vị trí toàn thời gian và sự nghiệp của Aebersold đã đưa anh vào một hành trình hấp dẫn kể từ đó.

Ban đầu, Aebersold đã thực hiện mô hình 3D cho Văn phòng Chương trình Mảnh vỡ Quỹ đạo của NASA, nơi theo dõi rác vũ trụ nguy hiểm bao quanh Trái đất. Anh ấy đã tạo ra các mô hình 3D cho Hoạt động Sứ mệnh Môi trường Cực đoan của NASA, một trạm nghiên cứu dưới đáy biển ở Florida được sử dụng để đào tạo các phi hành gia và nhà nghiên cứu. Mô hình 3D của anh về các mẫu mặt trăng từ các sứ mệnh Apollo đã góp phần thiết kế các công cụ sử dụng cho sáng kiến ​​Artemis của NASA nhằm đưa các phi hành gia trở lại mặt trăng.

“Khi lần đầu tiên được trao cơ hội này, tôi đã biết rằng không có nhiều người được vào phòng thí nghiệm. Tôi biết mình thật may mắn khi có thể tận mắt nhìn thấy những mẫu này,” Aebersold giải thích. “Nhưng sau đó có người nói với tôi, ‘Hầu hết mọi người trong nhóm khoa học và công chúng sau đó – hàng triệu, nếu không phải là hàng tỷ người – họ sẽ không bao giờ tận mắt nhìn thấy thứ này. Họ sẽ chỉ tương tác với nó thông qua ảnh của bạn.’

“Bùm! Ý tôi là, đó là một cú sốc nhẹ,” anh nói. “Đó là phần ý nghĩa nhất đối với tôi. Tuyệt đối. Tôi muốn làm tốt nhất có thể—đó là lý do tại sao chúng tôi bận tâm đến bóng tối, hình ảnh phản chiếu và mọi thứ mà chúng tôi phải đấu tranh trong đó để tạo ra sản phẩm cuối cùng tốt nhất có thể. Đây là lần duy nhất những mảnh tiểu hành tinh này được nhìn thấy như vậy một lần nữa.”