NASA đối diện với tương lai không sáng sủa
Dự kiến, Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) sẽ có ít kinh phí hoạt động hơn trong năm tài khóa 2013, khi ngân sách liên bang Mỹ bị xiết chặt, chính phủ Mỹ ngày càng ít có những khoản đầu tư hào phóng cho các dự án khoa học lớn.
 |
| Kính thiên văn James Webb Space đang được chế tạo, dự kiến sẽ có đường kính gương lớn chưa từng có. Dự án tốn kém này gây cắt giảm nguồn kinh phí cho các dự án khác của NASA. |
Tương lai của ngành khoa học thiên văn đang không mấy sáng sủa. Nguyên nhân đơn giản vì các chương trình thiên văn, đặc biệt là các chương trình ngoài không gian, quá đắt đỏ.
Trong bối cảnh ngân sách liên bang Mỹ bị xiết chặt, chính phủ Mỹ sẽ ngày càng ít có những khoản đầu tư hào phóng cho các dự án khoa học lớn.
Trong vòng một thập kỷ tới, chúng ta có thể phải ngưng tìm hiểu về các định luật tự nhiên, và có thể thế hệ chúng ta sẽ không được thấy những cuộc thám hiểm này tái khởi động, cảnh báo từ Steven Weinberg, nhà vật lý đoạt giải Nobel, hồi tháng 1 tại một cuộc họp của Hội Thiên văn Mỹ ở Austin, Texas.
Kinh phí bị cắt giảm
Dự kiến, Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) sẽ có ít kinh phí hoạt động hơn trong năm tài khóa 2013. Nguồn kinh phí eo hẹp và sự hạn chế số lượng các dự án thám hiểm đã gây chia rẽ và xung đột công khai giữa các nhóm nhà khoa học. Ngày nay, nếu các nhà thiên văn muốn chế tạo những chiếc kính thiên văn mới để phục vụ tốt hơn cho khoa học, NASA sẽ yêu cầu họ phải ngồi lại với nhau, và thống nhất ra một số rất ít các dự án trọng điểm được phép đệ trình.
“Mọi người đều phải kiên nhẫn, thay vì đặt câu hỏi rằng “làm sao để dự án của tôi được làm”, người ta phải hỏi “làm sao để dự án của chúng tôi được làm”, nhận xét từ Matt Mountain, giám đốc Viện Khoa học Kính Thiên văn, nơi phụ trách hoạt động của kính thiên văn Hubble và các kính thiên văn khác.
Nhưng một số nhà thiên văn cho rằng điều này gây cản trở công tác nghiên cứu. Việc phải phối hợp nhiều dụng cụ khoa học trong một dự án chung gây gia tăng chi phí và làm giảm hiệu quả nghiên cứu khoa học. Hệ quả là người ta có một nhiệm vụ chung với nhiều mục tiêu khác nhau, nhưng việc thực hiện từng mục tiêu bị trở ngại hơn.
 |
| Xưởng lắp ráp Kính thiên văn James Webb Space của NASA. |
“Thoạt nghe thì ai cũng thích khái niệm nghe rất kêu là dự án trọng điểm”, nhận định từ nhà thiên văn Nahum Arav của Viện Tổng hợp Virgina, trường Virginia State University. “Quốc hội và công chúng dễ chấp nhận những dự án như vậy. Nhưng qua đó chúng ta không hành xử vì lợi ích của khoa học, mà vì động cơ chính trị ở nhiều cấp khác nhau”.
Các nhà thiên văn như Arav cho rằng đã đến lúc NASA xem lại cách hoạt động của mình để tìm ra cách điều chỉnh cải thiện. Thay vì tập trung vào những dự án khổng lồ tốn kém, có lẽ cộng đồng khoa học có thể được đáp ứng tốt hơn với những dự án nhỏ hơn, rẻ hơn, mục tiêu giới hạn tập trung hơn, và tính cạnh tranh cao hơn.
Nếu cộng đồng các nhà thiên văn không thể tìm được tiếng nói đồng thuận trong việc lựa chọn dự án được triển khai, khoa học sẽ bị tổn thất, và nước Mỹ có thể mất đi vị thế thống lĩnh trong khoa học và công nghệ không gian.
Nếu một dự án lớn và tốn kém nào đó được cấp kinh phí, nhưng không được sự ủng hộ của một số nhóm thiên văn học, thì dự án đó sẽ rất dễ bị ảnh hưởng mỗi khi Quốc hội tìm cách cắt giảm ngân sách Nhà nước. Và điều này sẽ khiến các dự án của châu Âu – thường có quy mô nhỏ hơn, được cam kết cấp kinh phí dài hạn hơn – chiếm được thế thượng phong trong khoa học thiên văn.
Những dự án bị hủy bỏ
Các nhà khoa học hạt đã phải nếm kinh nghiệm cay đắng khi chính phủ Mỹ sẵn sàng hủy một dự án dù trước đấy đã bỏ ra chi phí vài tỷ USD. Tương tự như vậy là trường hợp dự án cỗ máy Superconducting super collider. Khi dự án này bị hủy bỏ, máy gia tốc hạt lớn LHC (Large Hadron Collider) trở thành máy gia tốc lớn nhất phục vụ ngành vật lý hạt thế giới.
Trong những năm gần đây, các nguồn kinh phí của liên bang cho thiên văn học, qua NASA và Tổ chức Khoa học Quốc gia (NSF), bị hạn chế đáng kể, nếu có tăng thì rất khiêm tốn. Năm 2012 kinh phí của NASA bị cắt giảm xấp xỉ 650 triệu USD.
Ngân sách sụt giảm phủ bóng đen lên đa số mọi lĩnh vực của thiên văn học. Những dự án ngoài không gian trọng điểm, như kính thiên văn Hubble hay kính thiên văn James Webb Space, có xu hướng sẽ chỉ được cấp kinh phí từ 20-30 năm một lần. Tình trạng đội chi của dự án kính thiên văn khổng lồ James Webb Space, từ 1 tỷ lên 8,7 tỷ USD, nhiều khả năng sẽ làm nhiều dự án nhỏ khác bị cắt giảm.
NSF công bố hồi tháng 1 rằng họ không còn khả năng hỗ trợ hai dự án kính thiên văn mặt đất cỡ lớn đang được xây dựng, kính thiên văn Thirty Meter và kính thiên văn Giant Magellan. Điều này đặt dấu hỏi cho tương lai cả hai dự án và có thể đẩy các nhà đầu tư nước ngoài tham gia dự án này chuyển sang đầu tư cho dự án kính thiên văn European Extremely Large của châu Âu.
Lĩnh vực khoa học hành tinh của NASA dường như cũng bị ảnh hưởng nặng nề, có thể bị cắt giảm tới 20% ngân sách năm nay, và sẽ tiếp tục bị cắt giảm tới năm 2017. Cơ quan Không gian châu Âu hé lộ rằng NASA có thể sẽ rút lui khỏi hai dự án hợp tác khám phá Sao Hỏa – một vệ tinh được phóng vào năm 2016 và một xe tự hành thế hệ mới trong một nhiệm vụ được thực thi vào năm 2018 với mục tiêu là mang mẫu vật Sao Hỏa trở về trái đất.
Mâu thuẫn và thỏa hiệp
Trong vòng 20 năm qua, nguồn kinh phí tương đối dồi dào đã cho phép các nhóm thiên văn thực hiện những dự án quy mô lớn nhưng chuyên biệt vào các mục tiêu có tính tập trung cao. Ví dụ chương trình Great Observatories đã phóng lên không gian tới bốn kính thiên văn, mỗi kính chuyên biệt vào một dạng ánh sáng có độ dài sóng riêng: kính Hubble cho dạng ánh sáng thông thường và UV, Compton cho bức xạ gamma, Chandra cho tia X-quang, và Spitzer cho tia hồng ngoại.
“Cộng đồng của chúng tôi đã được nuông chiều trong những thập kỷ qua do nguồn kinh phí liên bang hào phóng dành cho khoa học không gian”, Mountain cho biết.
 |
| Mars Pathfinder, thiết bị đổ bộ xuống sao Hỏa năm 1997. Đây là dự ánh thành công của NASA theo phương châm nhanh hơn, tốt hơn, rẻ hơn. |
Nhưng nay đa số các nhà thiên văn sẽ phải trông cậy vào một dự án lớn duy nhất là kính thiên văn James Webb Space (JWST). Và mọi dự án lớn sau dự án JWST đều được đòi hỏi những nỗ lực lớn hơn, như công nghệ tốn kém hơn, kiểm định ngặt nghèo hơn, nhằm đảm bảo thiết bị hoạt động tốt ở ngoài không gian.
Một phần giải pháp là những khám phá công nghệ mới đây, khẳng định từ nhà vật lý Paul Goldsmith, trưởng chuyên gia công nghệ tại phòng thí nghiệm Jet Propulsion Laboratory của NASA, người chủ trì một mảng trong hội thảo AAS dành cho những ý tưởng giúp cắt giảm chi phí các dự án không gian.
Ví dụ, các công nghệ như vật liệu tráng gương mới, giúp làm giảm độ nhòe, hoặc công nghệ giúp gia tăng sức mạnh máy tính của hệ thống điều khiển.
Nhưng những tiến bộ khoa học đáng kể nhất cuối cùng vẫn phải đòi hỏi kính thiên văn lớn hơn, và điều này sẽ vấp phải thách thức là làm sao tìm được sự đồng thuận của xã hội. “Vấn đề thực tế không phải là làm sao chế ra kính thiên văn rẻ hơn trong thời buổi khó khăn hiện nay”, Mountain nói. “Vấn đề là làm sao tạo được sự đồng thuận cho một số ít các dự án trọng điểm để chúng được triển khai”.
Dự án trọng điểm hiện nay của cộng đồng thiên văn, JWST, phù hợp nhất cho việc nhìn xa hơn vào không gian, khám phá ra những kỷ nguyên xưa nhất trong thời kỳ hình thành các thiên hà, và khám phá bản chất của vật liệu tối, năng lượng tối.
Như vậy, các nhà khoa học ở một số lĩnh vực thiên văn khác sẽ có cảm giác bị gạt ra rìa. Cộng đồng nghiên cứu exoplanet tuy còn nhỏ nhưng đang dần lớn mạnh, từ lâu đã vận động để được duyệt một dự án kính thiên văn ngoài không gian tối tân có chức năng phát hiện ra ánh sáng từ các hành tinh xung quanh những ngôi sao, và có tiềm năng phát hiện được sự sống ở những thế giới xa xôi. Nhưng từ lâu NASA đã dồn hết tiền cho JWST, và những dự án khác ít có khả năng được cấp kinh phí.
“Cộng đồng nghiên cứu exoplanet và giới nghiên cứu không gian sâu mong muốn những điều rất khác nhau, và đang co kéo NASA theo những hướng đối lập”, nhận xét từ Goldsmith. Các nhà khoa học hành tinh và các nhà vật lý Mặt trời cũng không hài lòng với chi phí bị đội lên của JWST. Hồi tháng 9 năm ngoái họ đã công khai phản đối với số tiền mà NASA tiếp tục đổ vào dự án này.
Sự bất mãn này đã buộc dự án JWST phải có tính thỏa hiệp hơn, thay đổi một chút về thiết kế để có thể hữu ích hơn trong việc phát hiện ra các exoplanet. Tuy đây không phải là chiếc kính thiên văn tối tân cho ngành exoplanet như cộng đồng này mong muốn, nhưng nó vẫn có giá trị, nhận định từ nhà thiên văn David Charbonneau, thành viên của nhóm vận hành kính thiên văn Kepler của NASA chuyên tìm kiếm các exoplanet mới.
Bài học rút ra ở đây là mọi dự án kính thiên văn sau JWST sẽ phải được đa số các nhà thiên văn ở mọi giới đồng tình mới có thể thành công.
Giải pháp là chuyên biệt hóa?
NASA có nhiều kinh nghiệm với các dự án lớn, nhưng cũng không thiếu những khiếm khuyết. Ví dụ như dự án kính thiên văn Hubble là một thành công, nhưng vì phải chiều lòng nhiều giới thiên văn khác nhau, chất lượng của thiết bị cũng chịu ảnh hưởng.
“Người ta phải chế tạo chiếc kính với 5 thiết bị khác nhau để phục vụ được cho nhiều chức năng. Điều này khiến thiết kế của nó quá phức tạp, giảm hiệu quả của từng thiết bị, và khiến dự án tốn kém hơn rất nhiều”, Arav cho biết.
Quá nhiều tầng lớp quan liêu ở NASA và các cơ quan chính phủ khác đã dẫn tới sự kém hiệu quả và càng làm tăng chi phí, Arav nói. Và bởi vì NASA không chấp nhận thất bại nên cơ quan này phải tiến hành các cuộc thử nghiệm rất nhiều lần trong mỗi dự án, khiến chi phí tiếp tục đội thêm nữa.
“Nếu chúng ta thực sự muốn phụng sự khoa học thì nên chế tạo 10 thiết bị quy mô nhỏ hơn, rẻ hơn, trong đó 5 thiết bị có thể thất bại, nhưng không sao cả, vì chúng ta sẽ có 5 thiết bị hoạt động thành công”, Arav nói.
NASA từng thử tiến hành theo phương châm này trong thập kỷ 1990 dưới quyền điều hành của Dan Goldin, với những dự án “nhanh hơn, tốt hơn, rẻ hơn”. Nhưng sau hai dự án khám phá Sao Hỏa thành công là Mars Pathfinder và Mars Global Surveyer, cơ quan này gặp phải hai thất bại là các dự án Mars Climate Orbiter và Mars Polar Lander (người ta biết nhiều tới thất bại này vì sai sót cơ bản hi hữu khi các kỹ sư nhầm giữa hệ đơn vị met với hệ đơn vị của Anh).
Tuy nhiên, dù chương trình của NASA có tỷ lệ thất bại là 50%, họ vẫn thành công với hai dự án, và tổng chi phí các dự án chỉ là 1,7 tỷ USD. Chi phí này dù sao vẫn ít hơn rất nhiều so với dự án lớn hiện nay dành cho sao Hỏa là dự án Mars Science Laboratory, có chi phí 2,5 tỷ USD sau những lần bị đội chi và trì hoãn.
Hay tư nhân hóa?
Arav cho rằng các nhiệm vụ ngoài không gian có lẽ tốt hơn nên dành cho ngành công nghiệp tư nhân hơn là các cơ quan chính phủ. Đây là điều mà giới thiên văn còn đang tranh cãi. Liệu ngành khoa học này có thể trông cậy vào những công ty tư nhân, như SpaceX, hay Blue Origin, từng tuyên bố có khả năng giảm bớt chi phí bay vào không gian? Liệu cách làm này có khả thi cho nghiên cứu thiên văn?
“Đây là cách nghĩ rất ngây thơ”. Goldsmith phản biện lại. “Các ngành công nghiệp có ưu thế cho một số lĩnh vực, nhưng tôi không nghĩ họ là chìa khóa vạn năng”.
Khả năng cắt giảm chi phí của các doanh nghiệp chủ yếu do quy mô sản xuất lớn, Goldsmith nói. “Nhưng sẽ chẳng có ai chế tạo kính thiên văn với quy mô sản xuất hàng loạt”.
Arav cũng công nhận rằng những chiếc kính thiên văn sẽ luôn đắt đỏ, dù nhà sản xuất là nhà nước hay tư nhân. Nhưng ông cho rằng sẽ có nhiều đổi mới hơn nếu có sự cạnh tranh lành mạnh, như trường hợp giải thưởng DARPA Grand Challenge của Bộ Quốc phòng – một cuộc thi chế tạo xe hơi tự lái.
Cuộc thi này đã thu hút sự tham gia của nhiều nhóm nghiên cứu nhỏ từ cả ngành công nghiệp lẫn giới học thuật, và sản phẩm đạt được là một công nghệ mới. Một tổ chức phi lợi nhuận, X Prize Foundation, từng tổ chức những cuộc thi chế tạo những thiết bị đưa người lái vào không gian nhiều lần, và thiết bị thả robot xuống Mặt trăng.
NASA có thể tổ chức giải thưởng trị giá 100 triệu USD cho nhóm nghiên cứu đầu tiên đưa được một chiếc kính thiên văn nhỏ vào không gian, Arav gợi ý. Nếu không ai thành công thì không ai được trả tiền. Nhưng nếu ai đó thành công thì chi phí bỏ ra vẫn rẻ gấp 10 lần một dự án trọng điểm.
“Nếu chúng ta tạo cơ hội cho đổi mới, cho phép người ta thất bại, loại bỏ bộ máy quan liêu cồng kềnh, và tập trung vào khoa học, chúng ta sẽ có một mô hình hoạt động tối ưu”, Arav khẳng định.
Theo Tia Sáng
