NASA sẽ phóng tên lửa đưa người lên Mặt Trăng lần đầu sau 50 năm
- T.J. Muscaro
- •
Gần đây, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ là NASA đã lắp đặt một tên lửa tại bệ phóng ở Trung tâm Vũ trụ Kennedy , mũi Canaveral, bang Florida, để chuẩn bị cho một chuyến bay có người lái bay vòng quanh Mặt Trăng. Đây là tên lửa đưa người lên Mặt Trăng đầu tiên mà NASA dự kiến phóng trong hơn 50 năm qua. Tên lửa sẽ sử dụng khoảng 700.000 gallon nhiên liệu, chở 4 phi hành gia thực hiện chuyến bay kéo dài 10 ngày, nhằm hoàn thành nhiệm vụ Artemis II.
Tên lửa đẩy siêu nặng này có tên là Hệ thống Phóng Không gian (Space Launch System, viết tắt là SLS). Nó được cung cấp động lực bởi hơn 700.000 gallon nhiên liệu oxy lỏng và hydro lỏng, đồng thời được trang bị hai tên lửa đẩy nhiên liệu rắn gợi nhớ đến thời kỳ tàu con thoi. “Gã khổng lồ” màu cam – trắng này sớm nhất có thể được phóng vào ngày 6/2, mang theo tổ phi hành của nhiệm vụ Artemis II gồm các phi hành gia NASA: Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch, cùng phi hành gia Jeremy Hansen của Cơ quan Vũ trụ Canada (Canadian Space Agency), thực hiện chuyến bay vòng quanh Mặt Trăng kéo dài 10 ngày. Chuyến bay này cũng sẽ đạt khoảng cách xa nhất mà con người từng bay vào không gian.
Ngày 17/1, hàng trăm công nhân tham gia lắp ráp tên lửa đã bất chấp giá lạnh để chứng kiến khoảnh khắc tên lửa rời khỏi tòa nhà lắp ráp và được vận chuyển ra bãi phóng. Các phi hành gia của nhiệm vụ Artemis II, lãnh đạo các bộ phận phụ trách nhiệm vụ cùng Giám đốc NASA Jared Isaacman cũng có mặt để cùng chứng kiến cột mốc lịch sử này.
Tuy nhiên, trước khi chính thức phóng lên không gian, vẫn còn rất nhiều công việc cần hoàn tất, và ngày phóng chính xác hiện vẫn chưa được xác định.
Dưới đây là những thông tin mà công chúng cần biết về nhiệm vụ Artemis II, cũng như những công tác chuẩn bị và thông số còn phải hoàn thành trước khi phóng.
Artemis II là gì?
Artemis II là nhiệm vụ thứ hai trong Chương trình Artemis của NASA. Chương trình này được đặt theo tên nữ thần Mặt Trăng trong thần thoại Hy Lạp, Artemis – chị em sinh đôi của thần Mặt Trời Apollo. Mục tiêu của chương trình không chỉ là đưa con người trở lại Mặt Trăng, mà còn nhằm xây dựng sự hiện diện bền vững, lâu dài của con người trên bề mặt và quỹ đạo Mặt Trăng trước năm 2030.
Giám đốc bay trưởng Jeff Radigan nhấn mạnh rằng nhiệm vụ lần này trước hết là một chuyến bay thử nghiệm. Wiseman, Glover, Koch và Hansen sẽ là những phi hành gia đầu tiên bay trên Hệ thống Phóng Không gian (SLS) và tàu vũ trụ Orion của NASA. Tàu Orion gồm khoang phi hành đoàn và khoang dịch vụ do Cơ quan Vũ trụ châu Âu (European Space Agency) cung cấp.
Các ưu tiên chính của chuyến bay thử nghiệm này bao gồm: xác nhận khả năng phối hợp giữa tàu vũ trụ và đội ngũ mặt đất để bảo đảm phi hành gia hoàn thành nhiệm vụ và trở về Trái Đất an toàn; trình diễn thành công các quy trình then chốt cần thiết cho những sứ mệnh đổ bộ Mặt Trăng có người lái trong tương lai; cũng như kiểm chứng các hệ thống và quy trình ứng phó khẩn cấp.
Những nội dung kiểm chứng này sẽ bao gồm việc đánh giá mức độ sẵn sàng của các chức năng quan trọng như hệ thống duy trì sự sống, che chắn bức xạ, khả năng cơ động phục vụ việc ghép nối trong các nhiệm vụ tương lai, đồng thời hoàn thiện các quy trình sinh hoạt hằng ngày trong khoang tàu. Điều đó bao gồm cách sắp xếp hợp lý trang phục bay trong không gian chật hẹp của khoang phi hành đoàn và đáp ứng yêu cầu rèn luyện thể lực trong suốt chuyến bay.
Các phi hành gia cũng sẽ thử nghiệm một hệ thống mảng truyền thông laser thế hệ mới, tham gia liên lạc “tàu với tàu” với Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), đồng thời tiến hành các thí nghiệm khoa học về cơ thể người. Những thí nghiệm này không chỉ giúp con người hiểu rõ hơn tác động của không gian sâu lên cơ thể, mà còn nâng cao khả năng của NASA trong việc xây dựng các phác đồ điều trị cá nhân hóa cho từng phi hành gia.
“Đây là một chuyến bay thử nghiệm, chắc chắn sẽ có những tình huống không lường trước xảy ra”, ông Radigan nhấn mạnh tại buổi họp báo ngày 16/1. “Chúng tôi đã cố gắng hết sức để chuẩn bị cho nhiệm vụ này. Chúng tôi rất mong được cùng tổ bay hoàn thành thành công sứ mệnh, đồng thời rút ra những bài học về những điểm cần cải thiện cho Artemis II, qua đó mở đường cho các nhiệm vụ Artemis trong tương lai”.
Phóng Artemis II
Artemis II sớm nhất có thể được phóng vào ngày 6/2, và muộn nhất là ngày 6/4. Nói cách khác, để thực hiện cam kết lâu nay rằng nhiệm vụ này sẽ được phóng trước cuối tháng 4, NASA buộc phải tiến hành phóng trong khung thời gian nêu trên.
Do các yếu tố như mục tiêu nhiệm vụ và giới hạn của tàu vũ trụ, NASA đã xác định rằng đầu mỗi tháng sẽ có cửa sổ phóng kéo dài sáu ngày.
Cửa sổ phóng đầu tiên bao gồm các ngày: 6/2, 7/2, 8/2, 10/2 và 11/2. Sau đó, NASA sẽ có các cơ hội phóng vào 6/3, 7/3, 8/3, 9/3 và 11/3. Nếu cần thiết, các cơ hội phóng bổ sung sẽ được bố trí vào 1/4, 3/4, 4/4, 5/4 và 6/4.
Các yếu tố hạn chế bao gồm việc vị trí và chuyển động tự quay của Trái Đất và Mặt Trăng trong ngày phóng phải được căn chỉnh chính xác, để Hệ thống Phóng Không gian (SLS) có thể đưa tàu vũ trụ vào quỹ đạo Trái Đất cao thích hợp. Sau đó, tàu sẽ bay theo quỹ đạo “tự do quay về” quanh Mặt Trăng (free-return trajectory), trước khi tái nhập khí quyển theo quỹ đạo ngắn hơn và đáp xuống Thái Bình Dương.
Bên cạnh đó, do nguồn điện của khoang dịch vụ phụ thuộc vào các cánh pin Mặt Trời, thời gian mà tàu vũ trụ và khoang dịch vụ ở trong bóng tối không được vượt quá 90 phút.
Ngoài các điều kiện nêu trên, tên lửa đưa người lên Mặt Trăng trước khi được phép phóng còn phải trải qua một loạt thử nghiệm và quá trình tích hợp hệ thống, trong đó có “diễn tập ướt” (wet dress rehearsal).
Diễn tập ướt là quá trình mà đội ngũ kỹ thuật mặt đất mô phỏng toàn bộ kịch bản của ngày phóng thực tế, bao gồm: nạp và xả đầy đủ nhiên liệu cho tên lửa, kích hoạt và tắt các hệ thống then chốt, cũng như thực hiện các quy trình cuối cùng nhằm bảo đảm an toàn cho phi hành gia trong khoang trở về.
Nếu trong quá trình diễn tập ướt xuất hiện các sự cố như rò rỉ nhiên liệu (tương tự những gì từng xảy ra trong sứ mệnh Artemis I), thì những vấn đề này buộc phải được khắc phục hoàn toàn trước khi tiếp tục các bước tiếp theo.
Thời tiết cũng có thể là nguyên nhân gây trì hoãn. Chẳng hạn, nếu nhiệt độ tại bệ phóng thấp hơn ngưỡng cho phép — dao động từ 38 đến 49 độ F (tùy thuộc vào sức gió và độ ẩm tương đối) — và kéo dài liên tục trong 30 phút, thì nhiệm vụ phóng sẽ không thể được tiến hành. Ngoài ra, nếu phát hiện sét hoặc giông bão trong phạm vi 10 hải lý quanh bệ phóng, việc phóng cũng có thể bị hoãn hoặc hủy bỏ.
Mặc dù NASA hiện chỉ công bố các cửa sổ phóng trong ba tháng tới, nhưng Giám đốc phóng Artemis, ông Charlie Blackwell-Thompson, cho biết mỗi tháng trong năm đều có những khung thời gian phóng phù hợp. Theo ông, tên lửa có thể được đặt ngoài bệ phóng, chịu tác động của các điều kiện tự nhiên trong suốt hai cửa sổ phóng, trước khi buộc phải được đưa trở lại tòa nhà lắp ráp tàu vũ trụ.
Kế hoạch bay của Artemis II
Bất kể thời điểm phóng cụ thể là khi nào, ban lãnh đạo NASA dự kiến chuyến bay kéo dài 10 ngày của Artemis II sẽ phóng vào ban đêm và kết thúc bằng cú hạ cánh xuống biển (splashdown) cũng vào ban đêm.
Phi hành đoàn và các giám đốc bay cho biết hai ngày đầu tiên của nhiệm vụ sẽ cực kỳ bận rộn, với khối lượng công việc dày đặc.
Ngày thứ nhất, tàu sẽ phóng từ bệ 39B tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy, sau đó bay hơn ba giờ để đi vào quỹ đạo Trái Đất cao, với độ cao lên tới 46.000 dặm. Để so sánh, Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) thường chỉ bay ở độ cao khoảng 250 dặm so với bề mặt Trái Đất.
Sau khi vào quỹ đạo Trái Đất cao, Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch và Jeremy Hansen sẽ tiến hành khoảng 23 giờ kiểm tra toàn diện con tàu, trong khi tàu vẫn còn ở tương đối gần Trái Đất. Phần kiểm tra này bao gồm nội dung mà NASA gọi là “trình diễn thao tác tầm gần” (proximity operations demonstration).
Trong quá trình này, Victor Glover sẽ điều khiển tàu bằng tay, nhằm kiểm tra khả năng cơ động và tiếp cận của tàu Orion trong các thao tác ghép nối. Anh sẽ sử dụng tầng trên của tên lửa SLS sau khi đã tách ra làm mốc tham chiếu, điều khiển tàu bay tới khoảng cách chỉ 30 feet (khoảng 9 mét) so với tầng này.
Thử nghiệm này mang ý nghĩa then chốt, bởi trong tương lai, tàu Orion bắt buộc phải có khả năng ghép nối với các tàu đổ bộ Mặt Trăng do SpaceX hoặc Blue Origin chế tạo, để các phi hành gia có thể thực sự hạ cánh xuống bề mặt Mặt Trăng.
Màn trình diễn này cũng sẽ đưa Victor Glover trở thành phi hành gia đầu tiên điều khiển thủ công tàu đổ bộ Mặt Trăng thế hệ mới của NASA, đưa anh đứng chung hàng ngũ với các phi hành gia thời Apollo trước đây.
Theo các quản lý nhiệm vụ, các phi hành gia sẽ nghỉ ngơi khoảng bốn giờ trong ngày đầu tiên, sau đó thức dậy để thực hiện lần điều chỉnh quỹ đạo cuối cùng, trước khi bước vào quỹ đạo chuyển tiếp từ Trái Đất sang Mặt Trăng.
Nếu tất cả các cuộc kiểm tra và thử nghiệm đều cho thấy tàu vũ trụ ở trong tình trạng tốt, Artemis II sẽ thực hiện đốt động cơ đưa vào quỹ đạo chuyển tiếp Trái Đất – Mặt Trăng (translunar injection burn) chỉ 25 giờ 37 phút sau khi nhiệm vụ bắt đầu. Khi đó, các phi hành gia sẽ khởi động động cơ chính của tàu, rời khỏi Trái Đất và bay về phía Mặt Trăng theo quỹ đạo tự do quay về (free-return trajectory).
Tàu và phi hành đoàn sẽ mất ba ngày để tới Mặt Trăng. Trong thời gian này, các phi hành gia sẽ thực hiện ba lần đốt động cơ điều chỉnh quỹ đạo, kiểm tra liên lạc của Mạng lưới Không gian Sâu (Deep Space Network), đồng thời thử nghiệm các thao tác vận hành bên trong tàu mới, bao gồm mặc nhanh bộ đồ phi hành gia. Họ cũng sẽ xem xét kế hoạch chụp ảnh khi bay lướt qua Mặt Trăng, nhằm chuẩn bị cho các quan sát địa chất sắp tới.
Sau 4 ngày 7 giờ kể từ khi phóng, tàu sẽ đi vào vùng ảnh hưởng hấp dẫn của Mặt Trăng. Khoảng 15 giờ sau đó, Artemis II dự kiến sẽ bay tới điểm cách Trái Đất xa nhất mà các sứ mệnh Apollo có người lái từng đạt được.
Khoảng 5 ngày sau khi phóng, các phi hành gia sẽ thực hiện lần bay lướt qua Mặt Trăng ở khoảng cách gần nhất, tại vùng không gian sâu mới được tiếp cận này. Họ sẽ có ba giờ để quan sát mặt sau của Mặt Trăng.
Theo các nhà quản lý nhiệm vụ, khi tàu bay qua ở độ cao từ 4.000 đến 6.000 dặm (khoảng 6.400–9.600 km) so với bề mặt Mặt Trăng, Mặt Trăng sẽ trông to như một quả bóng rổ được giơ thẳng cánh tay ra trước mặt. Nhiệm vụ của các phi hành gia là tiến hành quan sát địa chất, dưới sự chỉ đạo của nhóm khoa học Mặt Trăng trên mặt đất. Nhóm này sẽ theo dõi liên tục và truyền yêu cầu quan sát theo thời gian thực cho các phi hành gia tại Houston, tuy nhiên tín hiệu sẽ bị gián đoạn trong thời gian ngắn khi Mặt Trăng nằm trực tiếp giữa tàu và Trái Đất.
Mặt sau của Mặt Trăng thường bị gọi nhầm là “mặt tối của Mặt Trăng” (The Dark Side of the Moon), như thể nó luôn chìm trong bóng tối, trong khi mặt hướng về Trái Đất được Mặt Trời chiếu sáng. Trên thực tế, mặt sau của Mặt Trăng cũng sẽ được chiếu sáng, và cường độ ánh sáng có thể còn mạnh hơn bất kỳ nhiệm vụ Apollo nào trước đây. Nếu đúng như vậy, chuyến bay lướt qua của Artemis II có thể hé lộ những khu vực trên bề mặt Mặt Trăng mà mắt người chưa từng được nhìn thấy.
Tuy nhiên, trước khi các phi hành gia xuất phát, NASA không thể xác định chính xác bao nhiêu diện tích mặt sau của Mặt Trăng sẽ được ánh nắng chiếu tới. Các nhà khoa học phụ trách nhiệm vụ cũng khẳng định rằng mức độ quan sát được của mặt sau Mặt Trăng sẽ không ảnh hưởng tới ngày phóng.
Hành trình trở về Trái Đất cũng sẽ mất ba ngày. Trong thời gian này, phi hành đoàn sẽ thực hiện thêm các lần điều chỉnh quỹ đạo, tham gia các buổi báo cáo khoa học về Mặt Trăng, đồng thời trình diễn khả năng che chắn bức xạ và thực hiện thêm một màn bay điều khiển thủ công khác.
Quy trình tái nhập khí quyển sẽ bắt đầu sau 8 ngày 22 giờ kể từ khi phóng, khi đó phi hành đoàn sẽ mặc bộ đồ bay và tiến hành các bước kiểm tra. Hành trình xuyên qua khí quyển của họ sẽ bắt đầu sau hơn 9 ngày 1 giờ kể từ khi phóng, từ độ cao 400.000 feet (khoảng 1,2 triệu mét), và chỉ chưa đầy 20 phút sau tàu sẽ đáp xuống có kiểm soát ngoài khơi bờ biển Nam California.
Nhiệt độ của tấm chắn nhiệt của khoang tàu sẽ lên tới 3.000 độ F (khoảng 1.649 °C).
Sau Artemis II
Nếu nhiệm vụ Artemis II thành công, nó sẽ mở đường cho Artemis III vào năm 2027 hoặc 2028. Nhiệm vụ này dự kiến sẽ đưa các phi hành gia trở lại bề mặt Mặt Trăng, với sự hỗ trợ của tàu đổ bộ Mặt Trăng do SpaceX hoặc Blue Origin chế tạo. Tiếp theo đó, Artemis IV sẽ đưa các mô-đun đầu tiên của trạm không gian Gateway vào quỹ đạo quanh Mặt Trăng.
Tuy nhiên, tất cả những nhiệm vụ này — cũng như mọi sứ mệnh trong tương lai — đều phụ thuộc vào chuyến bay thử nghiệm thành công của tàu Orion trong khuôn khổ Artemis II.
“Đây là sự khởi đầu của một hành trình dài,” Isaacman nói với các phóng viên vào ngày 17/1. “Trước đó, chúng ta đã kết thúc lần thám hiểm Mặt Trăng cuối cùng của loài người bằng Apollo 17 — sứ mệnh Apollo thứ 17. Tôi hy vọng rằng một ngày nào đó, có lẽ là vài chục năm sau, các con tôi sẽ được xem nhiệm vụ Artemis 100”.
Ông nói thêm: “Những gì các bạn đang thấy hôm nay — Hệ thống Phóng Không gian và cấu trúc của tàu Orion phía sau chúng ta — mới chỉ là khởi đầu. Theo thời gian, thông qua việc thực hiện các sứ mệnh phóng như thế này, chúng ta sẽ tích lũy được nhiều kinh nghiệm quý báu, và kiến trúc của các phương tiện bay cũng sẽ thay đổi. Khi kiến trúc đó tiến hóa, chúng ta sẽ có khả năng thực hiện các chuyến bay khứ hồi Trái Đất – Mặt Trăng một cách lặp lại và với chi phí hợp lý”.
Xem thêm
