Tại sao Mỹ mất tới 51 năm để quay trở lại Mặt Trăng?

[pizza]

Lần đầu tiên từ năm 1972, Mỹ mới quay trở lại Mặt Trăng với tàu vũ trụ tư nhân đầu tiên, có thể do môi trường trên thiên thể này quá khắc nghiệt.


Tàu đổ bộ của Intuitive Machines đưa Mỹ quay lại Mặt Trăng lần đầu tiên sau hơn 50 năm. Ảnh: NASA

Vào 5h23 ngày 23/2, tàu đổ bộ của Intuitive Machines hạ cánh tàu vũ trụ tự động trên Mặt Trăng, trở thành công ty tư nhân đầu tiên đưa một phương tiện nguyên vẹn lên bề mặt thiên thể này. NASA, cơ quan chi gần 118 triệu USD cho nhiệm vụ này, cũng đăng bài chúc mừng trên mạng xã hội X. Intuitive Machines sẽ phóng thêm hai tàu đổ bộ tới Mặt Trăng trong chương trình hợp tác với NASA, theo Bloomberg.

Khi tham vọng vũ trụ của mỗi quốc gia tăng lên và ngành hàng không vũ trụ mở rộng, các công ty chạy đua để đoạt danh hiệu hạ cánh tàu vũ trụ tư nhân đầu tiên trên Mặt Trăng. Trước Intuitive Machines, chưa có công ty nào thành công. SpaceIL, một tổ chức phi lợi nhuận của Israel, từng thử sức năm 2019, nhưng tàu vũ trụ của họ lao xuống quá nhanh và đâm vào bề mặt. Năm ngoái, công ty Ispace ở Tokyo mất liên lạc với tàu đổ bộ. Hồi tháng 1/2024, tàu đổ bộ của công ty Astrobotic ở Pittsburgh bị trục trặc động cơ dẫn tới rò rỉ nhiên liệu sau khi bay vào không gian.

Từ sau khi Mỹ đưa thành công phi hành gia lên Mặt Trăng cách đây một thập kỷ, tại sao các công ty, thậm chí quốc gia, lại vấp phải nhiều khó khăn như vậy khi làm lại? Mặt Trăng là môi trường khắc nghiệt. Rất khó thiết kế tàu vũ trụ có thể định hướng trên bề mặt thiên thể và gần như không thể mô phỏng tình huống trên Trái Đất để thử nghiệm. Tài nguyên của những công ty tư nhân cũng eo hẹp hơn so với những gì NASA có vào thập niên 1960, với số kinh phí bằng 4% tổng ngân sách liên bang của Mỹ.

Trở ngại lớn nhất có thể là các kỹ sư và công ty ở thế kỷ 21 có rất ít hoặc hầu như không có kinh nghiệm chinh phục Mặt Trăng. Hơn 50 năm đã trôi qua từ khi thế hệ đi trước thiết kế và đưa tàu đổ bộ lên Mặt Trăng, vì vậy nhiều công ty gần như bắt đầu từ con số 0 và làm việc với công nghệ mới, theo Phillip Metzger, nhà khoa học hành tinh ở Đại học Central Florida.

Trở lại Mặt Trăng

NASA dời sự chú ý khỏi Mặt Trăng từ sau nhiệm vụ Apollo cuối cùng năm 1972 để tập trung vào tàu con thoi, Trạm Vũ trụ Quốc tế và mục tiêu khác. Nhiều cơ quan chính phủ đề xuất quay trở lại Mặt Trăng, nhưng những chương trình đó vấp phải rào cản chính trị. Nhưng năm 2017, tổng thống Mỹ khi đó là Donald Trump chỉ đạo NASA khởi động chương trình Artemis để đưa con người quay trở lại Mặt Trăng.

Mục tiêu của NASA là tạo ra căn cứ bền vững trên Mặt Trăng bởi theo họ, tìm cách sinh sống và làm việc ở đó sẽ góp phần giúp con người khám phá hệ Mặt Trời. Điều này đồng nghĩa với nhiều hợp đồng béo bở từ chính phủ. Khác với thời Apollo, những công ty tư nhân có tiềm năng phóng tàu tới Mặt Trăng với sự hỗ trợ từ NASA. Cả Intuitive Machines và Astrobotic đều là đối tác trong chương trình CLPS của NASA, được thiết kế để thúc đẩy sự phát triển của các tàu đổ bộ thương mại, giúp mở đường cho Artemis.

Tuy nhiên, công cuộc khám phá Mặt Trăng vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức thực tế. Bay qua chân không vũ trụ để tới Mặt Trăng là một khởi đầu trắc trở. Tàu vũ trụ phải đối phó với biến động nhiệt độ, phụ thuộc vào bộ phận nào quay về phía Mặt Trời, và chúng thường tiếp xúc với tia vũ trụ, những hạt bức xạ truyền từ Mặt Trời hoặc không gian sâu, có thể dễ dàng nung nóng thiết bị điện tử không được bảo vệ tốt.

Mặt Trăng có bề rộng bằng khoảng 1/4 Trái Đất với trọng lực yếu hơn nhiều nên rất khó để tiến vào quỹ đạo. Địa hình gồ ghề, miệng hố lỗ chỗ và yếu tố khác khiến trọng lực trở nên không đồng đều. "Khi quay quanh Mặt Trăng, cuối cùng tàu vũ trụ sẽ đâm vào bề mặt của nó do lực hấp dẫn không đều làm rối quỹ đạo. Vì vậy, bạn cần định vị để biết chính xác mình đang ở đâu và điều chỉnh theo thời gian thực", Metzger giải thích.

Khác với Trái Đất có khí quyển giúp hãm bớt cú rơi của tàu vũ trụ bay trở về, Mặt Trăng hầu như không có khí quyển. Để hạ cánh ở đó, tất cả tàu vũ trụ phải sử dụng một dạng tên lửa nào đó để giảm bớt tốc độ và hạ cánh nhẹ nhàng xuống bề mặt. Tàu vũ trụ phải đốt động cơ chuẩn xác đến mức dừng tương đối ngay phía trên bề mặt. Nếu không, chúng có nguy cơ đâm thẳng xuống mặt đất.

Tất cả trình tự trên đòi hỏi nắm rõ địa điểm mà tàu vũ trụ sắp hạ cánh. Những tàu đổ bộ tự động thường dựa vào thông tin do cảm biến trên phương tiện thu thập, cũng như ảnh chụp mục tiêu hạ cánh có từ trước với độ phân giải không cao lắm. Vấn đề càng phức tạp hơn do khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng khiến việc truyền lệnh cho tàu vũ trụ bị trễ vài giây. "Tàu vũ trụ phải thực hiện tất cả tự động", Addie Dove, phó giáo sư ở Đại học Central Florida làm việc trong một nhiệm hạ cánh trên Mặt Trăng, cho biết. "Không có cách nào để con người chỉnh đúng theo thời gian thực bởi mọi thứ xảy ra cực nhanh".

Điều này có thể dẫn tới sự cố như Ispace từng đối mặt năm 2023. Công ty phát hiện tàu đổ bộ Mặt Trăng bị trục trặc phần mềm và ước tính sai khoảng cách tới địa hình bên dưới, khiến tàu cạn kiệt nhiên liệu và đâm xuống đất. Đôi khi, trục trặc phần cứng cũng xảy ra. Hồi tháng 1/2023, Cơ quan khám phá hàng không vũ trụ Nhật Bản hạ cánh tàu vũ trụ Smart Lander for Investigating Moon cách mục tiêu định sẵn 55 m. Vấn đề ở động cơ khiến tàu tiếp đất ở tư thế lộn ngược. Do đó, dù hạ cánh nguyên vẹn, nhiệm vụ kết thúc sớm vì tàu không thể sạc bình thường bằng bộ pin quang năng.

Cực nam

Nhiệm vụ của Intuitive Machines càng thêm phần khó khăn với mục tiêu được giao. Ban đầu, công ty hy vọng hạ cánh gần vùng xích đạo tương đối bằng phẳng của Mặt Trăng, nơi mọi nhiệm vụ Apollo đều đáp ở đó. Nhưng NASA yêu cầu công ty thay đổi vị trí hạ cánh tới vùng cực nam của Mặt Trăng, nơi nhiều quốc gia đang chú ý.

Dữ liệu thu thập bởi tàu vũ trụ tự động bay tới Mặt Trăng xác nhận nhiều miệng hố ở cực nam có thể chứa những túi nước ở dạng băng. NASA và nhiều cơ quan vũ trụ khác rất quan tâm tới việc khai thác nguồn băng này để làm nước uống hoặc trồng lương thực. Nếu có thể phân tách theo thành phần hóa học gồm hydro và oxy, nước băng cũng có thể trở thành nhiên liệu đẩy tên lửa trong tương lai.

NASA hy vọng có thể đưa phi hành gia Artemis tới khu vực này dựa vào quan sát đầu tiên trên mặt đất từ tàu đổ bộ của Intuitive Machines. Đây là vùng cực kỳ gồ ghề với các miệng hố, khiến việc tiếp cận từ quỹ đạo thậm chí còn khó hơn so với đáp xuống vùng xích đạo. Thay đổi vị trí hạ cánh đòi hỏi phân tích kỹ hơn và nhiều kỹ thuật hơn, gần giống như lên kế hoạch nhiệm vụ hoàn toàn mới.

Trong khi tàu đổ bộ Mặt Trăng đã trải qua nhiều năm thử nghiệm trên Mặt Đất, cách duy nhất để biết chúng có thành công hay không là thử nghiệm trong vũ trụ. Đối với Intuitive Machines, lần thử đầu tiên dường như đã hiệu quả. Theo cách nói của giám đốc NASA Bill Nelson, thành tựu đó "chứng minh sức mạnh và tiềm năng của chương trình hợp tác thương mại của NASA".

VietBF@sưu tập