Mạng Quả cầu lửa của Vương quốc Anh là một mạng lưới các camera được đặt trên khắp Vương quốc Anh để tìm kiếm những quả cầu lửa bay ngang qua bầu trời đêm có thể dẫn đến việc phát hiện ra thiên thạch.
Nó là một phần của Đài quan sát quả cầu lửa toàn cầu đã phát triển từ Mạng lưới quả cầu lửa sa mạc thành công ở Úc và các nhà tổ chức ở Vương quốc Anh đang hy vọng sẽ tái tạo thành công đó.
Vật chất từ không gian tiếp tục rơi xuống từ bầu trời mọi lúc; ước tính khoảng 40.000 tấn của nó mỗi năm trên thực tế.
Hầu hết có kích thước bằng hạt cát và không xuyên qua bầu khí quyển, nhưng nếu một thiên thạch đủ lớn hoặc dày đặc, thì ít nhất một phần có thể sống sót khi rơi xuống đất – khi nó trở thành một ‘thiên thạch’ – thường theo sau một màn trình diễn ánh sáng ngoạn mục trên bầu trời.
Nếu chúng ta có thể quan sát và ghi lại những vệt sáng đó – được gọi là ‘quả cầu lửa’ khi chúng đặc biệt dữ dội – và tính toán đường đi của chúng trong bầu khí quyển, thì có thể tìm ra hai điều: nơi các thiên thạch còn sót lại đáp xuống, hỗ trợ quá trình phục hồi của chúng để nghiên cứu ; và quỹ đạo ban đầu của chúng, từ đó chúng ta có thể lần lượt suy ra điểm xuất phát của chúng.
Tiến sĩ Luke Daly thuộc Trường Khoa học Địa lý và Trái đất tại Đại học Glasgow, người tham gia dự án cho biết: “Mỗi năm, một thiên thạch có kích thước có thể tìm kiếm sẽ rơi xuống một khu vực có diện tích bằng Vương quốc Anh.
“Chúng tôi đã không tìm thấy một chiếc nào trong 30 năm, vì vậy chúng tôi đang đánh bóng dưới mức trung bình của mình.”
“Ý tưởng ban đầu là để xem liệu chúng ta có thể sử dụng camera để quan sát các quả cầu lửa và săn tìm thiên thạch ở một nơi mà chúng ta thực sự có thể phục hồi chúng một cách dễ dàng hay không.”
Thiên thạch là những tảng đá nhỏ màu đen rất dễ nhìn thấy trong sa mạc cằn cỗi màu đỏ.
“Bây giờ chúng tôi biết rằng nó hoạt động, rằng chúng tôi có đường truyền dữ liệu tam giác hoàn toàn tự động và chúng tôi [có thể] tìm thấy thiên thạch ở cuối những con đường mòn đó, ý tưởng là bắt đầu đưa nó trở lại các khu vực như Vương quốc Anh, nơi nó hơi khó tìm thấy thiên thạch hơn, nhưng ở đó có nhiều người hơn có thể nhìn thấy những quả cầu lửa.”
Hiện có khoảng 60.000 thiên thạch được lưu giữ trong các bộ sưu tập trên khắp thế giới.
Trong nhiều năm, chúng tôi đã nghiên cứu chúng và học được rất nhiều điều, nhưng với tương đối ít trường hợp ngoại lệ (chẳng hạn như khi chúng tôi biết chúng có nguồn gốc từ Mặt trăng hoặc Sao Hỏa), chúng tôi không biết điều quan trọng nhất về hầu hết chúng: chính xác ở đâu. Hệ mặt trời mà họ đến từ đó.
Daly nói: “Nó giống như cố gắng tái tạo lại lịch sử địa chất của Trái đất từ 50.000 tảng đá ngẫu nhiên được đổ ở khu vườn sau nhà của bạn. Và chúng tôi đang làm điều này cho một thứ có kích thước bằng Hệ Mặt trời!”
Người ta hy vọng rằng UKFN cuối cùng sẽ có sáu máy ảnh kỹ thuật số hướng lên bầu trời bao trùm nước Anh, xứ Wales, Scotland và Bắc Ireland.
Mỗi camera – mặc dù ‘đài quan sát kỹ thuật số tự động’ có lẽ gần đúng hơn khi mô tả chúng – đi kèm với khoảng 24 terabyte dung lượng lưu trữ và có thể giao tiếp với các camera lân cận qua internet.
Họ có thể ngồi ở đó trong một năm rưỡi, vui vẻ làm việc, chụp hàng nghìn bức ảnh mỗi đêm trên mỗi camera.
Có một máy tính tích hợp với thuật toán ‘phát hiện sự kiện’ do máy học phát hiện những thứ trông giống như quả cầu lửa và thông báo cho tất cả các camera khác nếu nó nhìn thấy thứ gì đó.
Nếu họ cũng phát hiện ra, thì các nhà khoa học của dự án sẽ nhận được email có đoạn trích của mỗi hình ảnh cho thấy tính năng mà máy ảnh tìm thấy.
Đó là một quy trình tự động: nó thực hiện phép tính tam giác và ước tính sơ bộ về quỹ đạo và khối lượng, trước khi Daly và các đồng nghiệp của ông xem dữ liệu.
Bản thân điều đó liên quan đến rất nhiều sức mạnh tính toán, vì việc quyết định liệu một thiên thạch có sống sót sau hành trình đến mặt đất vững chắc hay không là một thách thức.
“Đó là một chuỗi các công thức toán học rất phức tạp với vô số biến số chưa biết,” Daly chỉ ra.
“Một trong những đồng nghiệp của tôi đã thực hiện rất tốt việc lập mô hình số tất cả các biến số có thể có và sau đó liên kết chúng với dữ liệu nhận được; hệ thống về cơ bản tuân theo các tham số phù hợp nhất với dữ liệu.
“Thông thường nó sẽ đưa ra một vài giải pháp, hầu hết trong số đó không có khối lượng, nhưng nếu có một số giải pháp có khối lượng, thì nhiều khả năng sẽ có một tảng đá ở cuối giải pháp đó.
“Tôi không giả vờ hiểu khía cạnh điện toán của nó. Tôi chỉ biết đủ để có thể nói với mọi người rằng nó phức tạp, tuyệt vời và dường như đang dự đoán các thiên thạch sẽ ở trong phạm vi 200m so với vị trí của chúng, với lời cảnh báo rằng khi chúng tôi tìm thấy chúng, chúng đã ở trong phạm vi 200m so với khu vực rơi được dự đoán .”
Daly biết rõ rằng anh ấy không phải là người đầu tiên tại bàn khoa học cụ thể này.
Được điều phối bởi các nhân viên tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên, Liên minh Quả cầu lửa Vương quốc Anh (UKFALL) là sự hợp tác kết hợp UKFN, Mạng Quan sát Sao băng Vương quốc Anh (đã ghi lại và chia sẻ hình ảnh quả cầu lửa từ năm 2012), SCAMP (Hệ thống Chụp ảnh Tiểu hành tinh và Đường đi của thiên thạch), một nhánh của mạng FRIPON của Pháp) và các nhóm thiên văn nghiệp dư khác có máy ảnh trên mái nhà của họ.
Daly nói: “Chúng tôi đã có sẵn một giao thức khi ‘sự cố lớn’ xảy ra, cách chúng tôi tiến hành khôi phục tảng đá đó.
“Đó sẽ là một nhóm tình nguyện viên và các nhà khoa học ra ngoài thực hiện công việc tìm kiếm thi thể được tôn vinh ở giữa một cánh đồng ở đâu đó!”
Đã có sẵn các thỏa thuận chia sẻ dữ liệu. “Nếu chúng tôi cùng nhìn thấy một quả cầu lửa, chúng tôi sẽ gửi cho nhau dữ liệu của mình và đưa nó vào các mô hình của chúng tôi. Đó là một kiểu kiểm tra kỹ để đảm bảo rằng tất cả chúng ta đều nhận được những con số giống nhau. Không có điểm nào trong việc cạnh tranh; tất cả chúng ta chỉ làm việc cùng nhau.
“Gần đây, chúng tôi đã có một vài quan sát chung, nơi về cơ bản chúng tôi đã thấy chúng tôi có thể tính toán quỹ đạo và phép đo tam giác nhanh như thế nào, và nó có vẻ khá nhanh.”
Hiện tại, cách tốt nhất mà công chúng có thể tham gia với UKFN là thông qua điện thoại thông minh.
Ban đầu được phát triển cho Mạng Quả cầu lửa Sa mạc, ứng dụng Quả cầu lửa trên bầu trời (có sẵn cho cả người dùng iOS và Android) cho phép bạn ghi lại các quan sát về quả cầu lửa, tận dụng GPS và con quay hồi chuyển tích hợp trong điện thoại thông minh của bạn.
Daly nói: “Nhiều lần quan sát [of fireballs] từ ứng dụng hóa ra lại hữu ích hơn chúng tôi nghĩ rất nhiều.
Một trường hợp rõ ràng là một số báo cáo quả cầu lửa được thực hiện bởi các thành viên của cộng đồng ở vùng vành đai lúa mì ở Tây Úc vào năm 2016, giúp điều chỉnh cuộc tìm kiếm dẫn đến việc phục hồi thành công 1,15kg gần như nguyên sơ (3,3 lbs) Thiên thạch Dingle Dell.
Bộ dữ liệu của họ sẽ được đưa ra cho cộng đồng khoa học công dân rộng lớn hơn chứ?
“Tôi không nghĩ đó là kế hoạch, ít nhất là vào lúc này,” Daly nói.
“Phần lớn, ứng dụng là liên hệ chính. Ngoài ra, nó không chỉ biến điện thoại của bạn thành một thiết bị báo cáo thiên thạch; nó cho bạn biết khi nào có tất cả các trận mưa sao băng lớn, cũng như độ cao, phương vị và cực đại của chúng.
“Bạn có thể sử dụng ứng dụng để hướng điện thoại của mình đến nơi cần tìm thiên thạch. Ứng dụng này cũng cập nhật thông tin khoa học mà nhóm đang thực hiện trên khắp thế giới, bởi vì đó không chỉ là mạng của Vương quốc Anh, mà còn là đài quan sát quả cầu lửa toàn cầu.”
Nếu dự án của Tiến sĩ Daly và nhóm của ông phù hợp với những thành công của đối tác Úc, nó có thể đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong việc săn tìm thiên thạch ở Vương quốc Anh.
Ứng dụng Fireballs in the Sky cho phép bạn tham gia vào nghiên cứu của Đài quan sát Quả cầu lửa Toàn cầu bằng cách báo cáo các lần nhìn thấy thiên thạch của riêng bạn cho các nhà thiên văn học, những người sau đó sẽ sử dụng dữ liệu của bạn để giúp theo dõi quỹ đạo của các thiên thạch từ quỹ đạo của chúng trong không gian đến nơi chúng có thể đã hạ cánh xuống Trái đất .
Nếu bạn nhìn thấy một quả cầu lửa, bạn hướng điện thoại của mình vào phần bầu trời nơi bạn nhìn thấy nó, nhấp và ghi lại thời gian nó tồn tại, màu sắc của nó, độ sáng của nó, liệu nó có vỡ ra không và bạn có nghe thấy âm thanh nào không. .
Daly cho biết: “Mọi người có vẻ khá giỏi trong việc hiểu đúng điều này, vì vậy chúng tôi có thể sử dụng dữ liệu từ ứng dụng để tìm những thứ giống như thiên thạch Dingle Dell ở Úc,” Daly nói.
“Càng nhiều người sử dụng ứng dụng, các ràng buộc về quỹ đạo quan sát được của thiên thạch càng chặt chẽ và các mô hình của chúng tôi sẽ càng tốt hơn, vì vậy chúng tôi càng có nhiều khả năng tìm thấy một tảng đá ở cuối,”
Ứng dụng – có sẵn cho người dùng iOS và Android – cũng giúp bạn xem các trận mưa sao băng dự kiến.
Luôn cập nhật với UKFN trên Twitter.
Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 8 năm 2019 của Tạp chí BBC Sky at Night.
Paul Cockburn là một nhà văn và nhà báo khoa học.