Sau nhiều năm chậm tiến độ và vượt ngân sách hàng tỷ USD, tên lửa do NASA chế tạo cho nhiệm vụ trở lại Mặt trăng sắp có chuyến bay đầu tiên.
Trong chuyến bay rất được mong chờ này, tên lửa cao 98 m sẽ đưa một tàu vũ trụ không người lái vào quỹ đạo Mặt trăng, sau 50 năm kể từ khi con người đặt chân lên vệ tinh này trong khuôn khổ chương trình thám hiểm Mặt trăng Apollo.
Theo kế hoạch của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), nếu chuyến bay sắp tới diễn ra thành công, cơ quan này sẽ cử các phi hành gia bay vòng quanh quỹ đạo Mặt trăng vào năm 2024, trước khi hạ cánh xuống bề mặt vệ tinh tự nhiên của Trái đất vào năm 2025.
Tên lửa dự kiến sẽ được phóng đi vào sáng 29/8 (giờ địa phương), từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA.
Theo cảnh báo của các quan chức tại NASA, chuyến bay kéo dài 6 tuần được dự báo ẩn chứa nhiều rủi ro và có thể bị gián đoạn bất cứ lúc nào nếu xảy ra trục trặc kỹ thuật.
Tên lửa đẩy cùng tàu vũ trụ chuẩn bị được phóng lên Mặt trăng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA tại bang Florida. (Ảnh: Reuters).
"Chúng tôi sẽ thử thách và đẩy tên lửa này tới giới hạn. Chúng tôi sẽ thử nghiệm những điều nguy hiểm, vốn bị nghiêm cấm trong các chuyến bay có người lái, để đảm bảo tên lửa có độ an toàn cao nhất", Giám đốc NASA Bill Nelson trả lời phỏng vấn AP.
Ông John Logsdon, người sáng lập Viện Nghiên cứu Chính sách Không gian của Đại học George Washington, cho biết vụ phóng vào hôm 29/8 có tầm quan trọng rất lớn. Trước tình trạng vượt ngân sách và khoảng thời gian dài giữa các lần phóng, tương lai của chương trình thám hiểm vũ trụ có thể bị ảnh hưởng nếu chuyến bay vào hôm 29/8 thất bại.
"Đây sẽ là bước đầu tiên của một chương trình thám hiểm kéo dài, với kế hoạch đưa con người tới Mặt trăng, Sao Hỏa và xa hơn nữa. Liệu nước Mỹ có đủ ý chí để tiếp tục chương trình không gian nếu vụ phóng sắp tới thất bại?", ông Logsdon cho biết.
Chi phí cho mỗi lần phóng lên tới hơn 4 tỷ USD. Nếu tính toàn bộ các chi phí kể từ khi chương trình bắt đầu khoảng một thập kỷ trước cho tới nhiệm vụ hạ cánh lên bề mặt Mặt trăng vào năm 2025, chương trình thám hiểm vũ trụ Artemis dự kiến tiêu tốn hơn 93 tỷ USD.
Dưới đây là những chi tiết đáng chú ý của vụ phóng đầu tiên của chương trình thám hiểm vũ trụ Artemis.
Tên lửa đẩy
Tên lửa đẩy mới - với tên gọi Hệ thống Phóng Không gian (SLS) - sẽ nhỏ hơn so với tên lửa Saturn V - tên lửa đẩy được sử dụng để đưa 24 phi hành gia thuộc chương trình Apollo tới Mặt trăng một nửa thế kỷ trước. Tuy vậy, tên lửa SLS có sức mạnh lớn hơn khi có thể tạo ra 4 triệu kg lực đẩy.
Khác với tên lửa Saturn V, tên lửa SLS sẽ được lắp thêm hai động cơ đẩy phụ trợ được chế tạo dựa trên thiết kế được sử dụng cho tàu con thoi của NASA. Tương tự với các lần phóng tàu con thoi, các hệ thống đẩy phụ trợ sẽ tách khỏi SLS sau 2 phút kể từ khi tên lửa được phóng đi. Tuy nhiên, hai động cơ đẩy phụ trợ này sẽ không được tái sử dụng.
Hai tiếng sau khi được phóng đi, tầng thứ hai của tên lửa sẽ tách ra để đưa tàu vũ trụ Orion tới Mặt trăng.
Tàu vũ trụ Orion
Được đặt tên theo một trong những chòm sao sáng nhất trên bầu trời, tàu vũ trụ Orion được thiết kế với tính tự động hóa cao. Với chiều cao hơn 3 m, tàu vũ trụ Orion có thể chở theo 4 phi hành gia so với chỉ 3 phi hành gia trên tàu vũ trụ Apollo.
Trong chuyến bay vào hôm 29/8, một hình nộm mặc bộ đồ bay màu cam sẽ được đặt trong ghế của chỉ huy chuyến bay với các cảm biến để kiểm tra độ rung và gia tốc của tên lửa.
Tàu vũ trụ Orion được lắp hoàn chỉnh cùng hệ thống hủy phóng, được các kỹ sư nâng lên để lắp vào SLS ngày 20/10/2021. (Ảnh: NASA).
Trong khi đó, 2 hình nộm khác - được chế tạo với chất liệu giống với cơ thể người và không có tay chân - sẽ được lắp cảm biến để đo mức phóng xạ trong vũ trụ, một trong những mối nguy hiểm lớn nhất đối với các phi hành gia. Một trong 2 hình nộm này sẽ được mặc một chiếc áo bảo vệ phóng xạ do Israel sản xuất.
Khác với tên lửa đẩy SLS, tàu Orion đã từng được phóng lên quỹ đạo Trái đất vào năm 2014. Trong lần phóng sắp tới, tàu vũ trụ Orion sẽ được gắn thêm một module của Cơ quan Vũ trụ châu Âu chứa động cơ đẩy và các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp trên 4 cánh.
Kế hoạch bay
Chuyến bay ngày 29/8 của tàu vũ trụ Orion dự kiến sẽ kéo dài 6 tuần từ khi được phóng đi từ Florida cho tới khi hạ cánh xuống Thái Bình Dương, dài hơn hai lần so với các chuyến bay chở theo phi hành gia để đẩy các hệ thống trên tàu tới giới hạn.
Tàu vũ trụ Orion sẽ mất gần một tuần để tới Mặt trăng, cách Trái đất 386.000 km. Sau khi tới nơi, tàu vũ trụ Orion sẽ tiến vào quỹ đạo cao của Mặt trăng với điểm xa nhất cách vệ tinh tự nhiên của Trái đất 61.000 km. Ở thời điểm này, tàu vũ trụ Orion sẽ cách Trái đất 450,000 km, lớn hơn khoảng cách mà tàu vũ trụ Apollo từng đạt được.
Các hình nộm được sử dụng để đo đạc số liệu trong chuyến bay đầu tiên tới Mặt trăng của chương trình Artemis. (Ảnh: NASA).
Bài kiểm tra lớn nhất sẽ diễn ra trong giai đoạn cuối của chuyến bay, khi tàu vũ trụ Orion quay trở lại bầu khí quyển của Trái đất với vận tốc 40.000 km/h trước khi hạ cánh xuống Thái Bình Dương.
Lá chắn nhiệt được sử dụng trên tàu vũ trụ Orion được chế tạo từ cùng một vật liệu với lá chắn trên tàu Apollo để có thể chịu được nhiệt độ lên tới 2.750 độ C trong quá trình hồi quyển. Tuy nhiên, tấm chắn nhiệt trên tàu vũ trụ Orion cũng được thiết kế để chịu được nhiệt độ hồi quyển lớn hơn trong các chuyến bay tới Sao Hỏa trong tương lai.
Hàng hóa mang theo
Bên cạnh 3 hình nộm, tàu vũ trụ Orion cũng chở theo nhiều hàng hóa khác phục vụ quá trình nghiên cứu không gian. Trong đó bao gồm 10 vệ tinh cỡ nhỏ với tên gọi CubeSat sẽ lần lượt được phóng đi trong hành trình tới Mặt trăng của tàu Orion.
Tuy vậy, do được lắp đặt từ hơn một năm trước và với việc lịch phóng của tên lửa SLS liên tục bị đẩy lùi, pin của một nửa trong số các vệ tinh CubeSat đã không được sạc lại.
Do mức độ rủi ro lớn của chuyến bay cùng với chi phí thấp của các vệ tinh, NASA dự báo một số vệ tinh CubeSat sẽ không thể hoạt động sau khi được phóng đi từ tàu vũ trụ Orion. Tuy nhiên, các vệ tinh còn lại, được gắn vào các cánh buồm mặt trời, dự kiến sẽ hoạt động bình thường và được sử dụng để thám hiểm các thiên thạch gần Trái đất.
Bên cạnh đó, để kỷ niệm thành công của chương trình thám hiểm Apollo, tàu vũ trụ Orion sẽ chở theo một vài mẫu vật đá được thu thập bởi Neil Armstrong và Buzz Aldrin sau khi cặp đôi này hạ cánh xuống Mặt trăng trong chuyến bay Apollo 11 vào năm 1969.
Ngoài ra, Orion cũng mang theo một chiếc ốc vít từ động cơ của tàu vũ trụ Apollo 11, được tìm thấy trên biển khoảng 10 năm trước.
NASA cho biết, 3 phi hành gia của chương trình Apollo bao gồm Walter Cunningham, Tom Stafford và Harrison Schmitt - một trong những người cuối cùng đặt chân lên Mặt trăng - sẽ tham dự lễ phóng tàu vũ trụ Orion.
So sánh giữa Apollo và Artemis
Sau 50 năm, chương trình vũ trụ Apollo vẫn là một trong những thành tựu lớn nhất của NASA. Chỉ sử dụng những công nghệ từ những năm 1960, NASA chỉ mất 8 năm kể từ thời điểm đưa phi hành gia đầu tiên của mình là Alan Shepard lên vũ trụ cho đến khi đưa Armstrong và Aldrin lên Mặt trăng.
Trong khi đó, dù được kế thừa nền tảng của chương trình thám hiểm Mặt trăng trước đó có tên Constellation, chương trình Artemis cho tới này đã kéo dài 10 năm mà chưa có chuyến bay nào được thực hiện.
Từ năm 1969 cho tới năm 1973, đã có tổng cộng 12 phi hành gia của NASA đặt chân lên Mặt trăng, với mỗi lần hạ cánh kéo dài không quá 3 ngày.
Các kỹ sư làm việc với hơn 180 tấm chắn nhiệt của Orion tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy. Tàu vũ trụ Orion sẽ phải chịu nhiệt độ 2.750 độ C trong quá trình hồi quyển trở lại Trái đất. (Ảnh: NASA).
Đối với chương trình Artemis, NASA sẽ lựa chọn những người tham gia chuyến bay tới Mặt trăng từ danh sách 42 phi hành gia hiện tại của cơ quan này. Bên cạnh đó, thời gian trên Mặt trăng của mỗi chuyến bay sẽ kéo dài ít nhất một tuần. Mục tiêu của chương trình là tạo sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt trăng, nhằm mở đường cho các nhiệm vụ khám phá Sao Hỏa trong tương lai.
Giám đốc NASA, ông Nelson cho biết sẽ sớm thông báo danh sách các phi hành gia sẽ tham gia chuyến bay có người lái đầu tiên tới Mặt trăng của chương trình Artemis sau khi tàu vũ trụ Orion quay trở lại Trái đất an toàn.
Tiếp theo sẽ là gì?
Còn rất nhiều việc phải làm trước khi các phi hành gia có thể một lần nữa đặt chân lên Mặt trăng. Một chuyến bay thử nghiệm thứ hai, dự kiến diễn ra vào năm 2024, sẽ đưa 4 phi hành gia bay vòng quanh Mặt trăng. Khoảng một năm sau đó, NASA sẽ thực hiện một chuyến bay khác cũng với 4 phi hành gia, trong đó 2 người sẽ đáp xuống cực phía Nam của Mặt trăng.
Do tàu vũ trụ Orion không mang theo module có thể hạ cánh xuống Mặt trăng, NASA đã thuê lại tàu vũ trụ Starship của công ty SpaceX trong lần hạ cánh xuống Mặt trăng đầu tiên của chương trình Artemis. Trong đó, hai công ty khác đã được thuê để chế tạo những bộ đồ được dùng khi di chuyển trên Mặt trăng.
Hai tàu vũ trụ Starship của công ty SpaceX trong quá trình chế tạo tại bang Texas. (Ảnh: Shutterstock).
Tàu vũ trụ Starship sẽ khớp nối với Orion trên quỹ đạo Mặt trăng trước khi chở 2 phi hành gia hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng và quay trở lại tàu vũ trụ Orion sau khi nhiệm vụ đã hoàn thành. Cho tới nay, tàu vũ trụ Starship mới chỉ đạt độ cao 10 km trong các lần phóng thử.
Nhà sáng lập và Giám đốc điều hành SpaceX Elon Musk dự định phóng tàu vũ trụ Starship lên quỹ đạo Trái đất sử dụng Tên lửa đẩy Siêu nặng của công ty này trước khi thực hiện một chuyến bay không người lái hạ cánh xuống Mặt trăng.
Tuy nhiên, để tới được Mặt trăng, tàu vũ trụ Starship cần phải được tiếp nhiên liệu từ một trạm vũ trụ trên quỹ đạo Trái đất.