Một vài thông tin về kế hoạch định cư trên Sao Hỏa của Elon Musk

Tuần tới, CEO SpaceX - ông Elon Musk sẽ chính thức công bố thông tin chi tiết về kế hoạch "thôn tín" sao Hỏa trong vòng vài thập kỷ tới của công ty. Đó là mục tiêu mà ông đã quyết tâm hướng đến trong nhiều năm qua, mặc dù cho đến nay, chưa có nhiều thông tin được tiết lộ. Tuy nhiên, mọi thứ sẽ thay đổi vào ngày 27/9 tới đây, khi Musk dự kiến sẽ tổ chức một sự kiện để nói về các phương tiện và công nghệ cần thiết để đưa con người đến hành tinh Đỏ, và sau đó là công cuộc xây dựng một khu vực cho mục đích định cư lâu dài.

Có thể đối với nhiều người, những thông tin này lẽ ra phải được công bố từ rất lâu rồi. Musk không ít lần nói về mong muốn của ông trong việc đưa người lên sao Hỏa, và cho rằng việc đó là cần thiết nhằm đảm bảo sự sống còn của con người. "Tôi nghĩ rằng có một lập luận nhân đạo mạnh mẽ ủng hộ cho một cuộc sống đa hành tinh, để bảo vệ sự tồn tại của nhân loại sau sự kiện chứng kiến điều gì đó thảm khốc xảy ra", Elon nói với Tạp chí Aeon trong năm 2014.

Mặc dù vậy, buổi công bố thông tin về hành trình đến sao Hỏa lại rơi vào đúng thời điểm mà công ty đang gặp vấn đề. SpaceX gần đây chịu phải một thất bại lớn sau khi một trong những tên lửa Falcon 9 của họ phát nổ ngay trên bệ phóng đặt tại Trạm không quân Mũi Canaveral, Florida (Mỹ). Hiện tại, SpaceX đã biết được nguyên nhân của sự cố và vụ nổ cũng không làm thay đổi kế hoạch của Musk vào ngày mai, khi ông lần đầu tiên công bố nội dung chi tiết về kế hoạch định cư trên sao Hỏa.

Có rất nhiều tin đồn xoay quanh kiến trúc của thuộc địa trên sao Hỏa, tuy nhiên sự thật thì vẫn còn rất mơ hồ. Dưới đây là những gì chúng ta biết về tầm nhìn của Musk và những gì ông có thể hoặc không thể tiết lộ tại Hội nghị Du hành vũ trụ quốc tế (IAC) diễn ra tại Guadalajara (Mexico) tới đây. "Tôi nghĩ rằng nó có vẻ khá điên rồ, bất kể là điều gì đi nữa", Musk cho biết.

Những điều chúng ta biết

Hệ thống giao thông liên hành tinh, tên gọi chính thức sẽ là Transporter Mars Colonial

Kế hoạch đối với sao Hỏa của Musk bao gồm 2 yếu tố chính: một tên lửa đẩy "siêu khủng" và một con tàu vũ trụ khổng lồ có khả năng vận chuyển hàng hoá và con người đáp xuống bề mặt sao Hỏa. Tên lửa có nhiệm vụ phóng tàu vũ trụ từ Trái đất, và tàu vũ trụ sẽ tự nó tiếp tục lộ trình đến sao Hỏa, theo Musk.

Hai phương tiện này được gọi chung là Mars Colonial Transporter (MCT - tạm dịch: phương tiện vận chuyển người lên sao Hỏa), tuy nhiên vào tuần trước, Musk đã vứt bỏ cái tên này. Giờ đây, nó được gọi là "Hệ thống Giao thông vận tải liên hành tinh", thứ được Musk cho là sẽ có khả năng sẽ "vượt ra ngoài phạm vi sao Hỏa".

Chúng ta hiện không có quá nhiều thông tin về các phương tiện này. Nhưng Musk phần nào đó đã tiết lộ một vài chi tiết trong những năm qua, và tất nhiên, chúng đều có thể thay đổi.

BFR

Mẫu tên lửa với sức mạnh khủng khiếp mà SpaceX muốn phát triển có tên mã là BFR, có thể là một từ viết tắt của Big Fucking Rocket. Hay cụm từ này cũng có thể xuất phát từ trò chơi Doom, trong đó có một khẩu súng khổng lồ được gọi là BFG. CEO Elon Musk từng cho biết tên lửa đẩy này sẽ phải đủ mạnh để đưa một con tàu vũ trụ chất đầy 100 tấn "hàng hóa hữu ích" lên bề mặt sao Hỏa. Đó là số lượng hàng hóa nhiều hơn và nặng hơn bất cứ thứ gì từng được vận chuyển lên hành tinh Đỏ, trong cùng một lúc. Từ đây, chúng ta có thể suy đoán tên lửa BFR sẽ phải là một "con quái vật" khổng lồ, với kích thước tương đương hoặc thậm chí lớn hơn Saturn V - mẫu tên lửa từng đưa phi hành gia lên Mặt Trăng.

Tên lửa hạng nặng Falcon Heavy sẽ thực hiện chuyến bay đầu tiên vào năm tới, trong khi BFR sẽ có kích thước lớn hơn rất nhiều so với tên lửa này.​

"Quy mô của tất cả mọi thứ sẽ phải tăng trưởng theo cấp số nhân", Bobby Braun, một giáo sư về công nghệ vũ trụ tại Viện Công nghệ Georgia (Mỹ), cho biết. "Để đưa được một ngôi nhà hai tầng lên đến sao Hỏa, bạn sẽ cần một tên lửa rất lớn".

Mặc dù không nắm được nhiều thông tin chi tiết về việc BFR sẽ trông như thế nào, nhưng Musk từng tiết lộ phương tiện sẽ chứa một lõi tên lửa khổng lồ duy nhất. Và BFR rất có thể cũng sẽ được tái sử dụng, tương tự như những gì Falcon 9 có thể thực hiện. Làm thế nào một phương tiện khổng lồ như vậy sẽ được hoàn thành, và chi phí sẽ là bao nhiều? Chưa ai có thể trả lời.

BFS

BFR được ra đời với mục đích vận chuyển một con tàu không gian khổng lồ, và con tàu đó có tên mã là BFS - "Big Fucking Spaceship".

Đây sẽ là phương tiện chính để đưa hành khách đến các thuộc địa của sao Hỏa. Tuy nhiên, cấu trúc của con tàu và cách thức hoạt động vẫn chưa được tiết lộ. Người ta thắc mắc rằng BFS sẽ được thiết kế như thế nào để tạo trọng lực nhân tạo cho hành khách, giúp giảm thiểu những tổn hại đến cơ và xương của họ. Ngoài ra, cũng có những tranh luận xung quanh khả năng bảo vệ các phi hành gia của con tàu, trước những bức xạ trong không gian và các vết lóa Mặt Trời (solar flare).

Bên cạnh đó, có một mối quan tâm cũng không hề nhỏ: làm thế nào BFS hạ cánh an toàn trên sao Hỏa? Điều này sẽ cực kỳ khó khăn bởi khí quyển của sao Hỏa rất mỏng, chỉ bằng 1/100 lần so với Trái đất. Với tầng khí quyển mỏng như vậy, "lớp đệm" để làm chậm con tàu sẽ không thể phát huy tác dụng. Lúc bấy giờ, phần lớn hàng hóa sẽ có nguy cơ đâm sầm vào bề mặt do con tàu không thể kiểm soát được tốc độ.

Đây không phải là vấn đề của riêng SpaceX, NASA - Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ hiện cũng mới chỉ có thể nắm được kỹ thuật cho con tàu chở 1 tấn hàng hóa đáp xuống bề mặt sao Hỏa. Tàu thăm dò Curiosity của NASA nặng gần 1 tấn, từng được đưa xuống bề mặt sao Hỏa nhờ sự hỗ trợ của hệ thống dù và Sky Crane - phương tiện bay giúp nó đáp đất một cách êm ái. Thế nhưng mục tiêu của Musk là 100 tấn hàng hóa và con người được chở bằng BFS - trọng tải gấp khoảng 100 lần so với Curiosity. Đó chắc chắn sẽ là một thách thức không hề nhỏ.

Cách NASA đưa robot thăm dò Curiosity xuống bề mặt sao Hỏa​.

SpaceX được cho là sẽ không được dựa vào phương pháp của NASA để hạ cánh hàng hóa của họ. Thay vào đó, khả năng là các kỹ sư sẽ tìm ra một cách thức sử dụng động cơ tên lửa nhằm đưa con tàu hạ cánh xuống bề mặt hành tinh. Kỹ thuật này được gọi là "lực đẩy siêu âm ngược", công nghệ từng được SpaceX sử dụng nhiều lần để hạ cánh tên lửa Falcon 9 về lại Trái đất sau khi phóng nó vào không gian.

Và đơn nhiên, công ty có thể cũng sẽ mở rộng quy mô kỹ thuật đối với các con tàu vũ trụ phục vụ cho sứ mệnh sao Hỏa. Tuy vậy, hiện vẫn không rõ là liệu toàn bộ BFS sẽ có khả năng hạ cánh trên sao Hỏa, hay chỉ một bộ phận chứa phi hành đoàn và hàng hóa mới có thể đáp xuống bề mặt hành tinh. Musk đã nói nhiều lần rằng ông hy vọng BFS có thể bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 2024. Từ giờ đến đó vẫn còn những 8 năm, nhưng thời gian này được xem là tương đối ngắn, đặc biệt là đối với một công ty chưa đưa được người nào vào không gian như SpaceX.

Động cơ Raptor

Raptor sẽ có lực đẩy vào khoảng 2,2 triệu newton, theo Musk, đủ mạnh mẽ để đóng vai trò là động cơ chính của tàu con thoi.

Thành phần quan trọng nằm trong BFR lẫn BFS sẽ là Raptor - một động cơ mới với kích thước khổng lồ, đã được SpaceX phát triển từ năm 2009. Raptor sẽ có lực đẩy vào khoảng 2,2 triệu newton, theo Musk, đủ mạnh mẽ để đóng vai trò là động cơ chính của tàu con thoi. Ngoài ra, động cơ này sẽ sử dụng nhiên liệu là khí mêtan lỏng, không giống như khối động cơ Merlin chạy dầu đang được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tên lửa Falcon 9. Sở dĩ loại động cơ mới dùng khí methane được chọn là do loại nhiên liệu này có thể được sản xuất ngay trên sao Hỏa, nhờ sử dụng băng bên dưới bề mặt và carbon dioxide từ không khí.

Điều đó có nghĩa là Raptor có thể được "tiếp nhiên liệu" với các vật liệu có sẵn trên hành tinh Đỏ. Hiện vẫn chưa rõ sẽ có bao nhiêu động cơ Raptor được trang bị nhằm cung cấp đủ lực đẩy cho BFR và BFS, trong suốt một hành trình dài. Một phiên bản hoàn thiện của Raptor đã được vận chuyển đến cơ sở thử nghiệm McGregor của SpaceX ở Texas vào đầu năm nay, theo chủ tịch và COO SpaceX, bà Gwynne Shotwell.

Các tuyến đường vận chuyển hàng hóa

Hầu hết các trang thiết bị cần thiết cho việc định cư trên sao Hỏa sẽ phải gửi lên đó, trước khi con người đặt chân đến miền đất mới. Và một khi đã có chỗ ở ổn định, người Trái đất cũng phải cần thực phẩm cũng như vật tư chuyển đến từ hành tinh cũ, kèm theo đó là số lượng lớn các bộ phận máy móc cần thay thế trong trường hợp thiết bị bị hư hỏng.

Giải pháp của Musk đối với vấn đề này là Red Dragon, một phiên bản mới của mẫu tàu vũ trụ mà SpaceX từng sử dụng để vận chuyển hàng hóa lên Trạm vũ trụ quốc tế sau đó quay về. Red Dragon được trang bị tám động cơ SuperDraco, cho phép nó đáp xuống bề mặt một cách an toàn, dựa vào kỹ thuật "hạ cánh đẩy". Dự kiến vào năm 2018, SpaceX sẽ phóng tàu vũ trụ này lên sao Hỏa, nhằm đánh giá khả năng vận chuyển hàng hóa của nó lên bề mặt hành tinh.

Red Dragon sẽ được phóng lên nhờ lực đẩy của Falcon Heavy, tên lửa hạng nặng do SpaceX phát triển. Phương tiện này theo kế hoạch sẽ thực hiện chuyến bay đầu tiên vào năm tới. Khi Dragon có thể tiếp cận hành tinh Đỏ, nó sẽ sử dụng "lực đẩy siêu âm ngược" để hạ cánh.

Theo dự định của mình, SpaceX sẽ liên tục đưa các con tàu Red Dragon lên sao Hỏa mỗi 26 tháng - khi Trái đất và hành tinh này gần nhau nhất. Mục đích của kế hoạch này là nhằm thiết lập một tuyến đường vận chuyển hàng hóa đáng tin cậy từ Trái đất đến sao Hỏa. Những "shipper" mang tên Red Dragon khi đó sẽ đóng vai trò cung cấp các phụ tùng thay thế cũng như nguồn lương thực cho những người định cư trên sao Hỏa.

Những điều chúng ta thực sự không biết

Nhiên liệu

Cho đến nay, đã có rất nhiều suy đoán về việc bằng cách nào BFS có đủ nhiên liệu để hoàn thành một chặng đường rất dài đi đến sao Hỏa. Phóng một phương tiện có kích thước khổng lồ đi vào không gian dĩ nhiên sẽ tiêu tốn rất nhiều nhiên liệu, đồng nghĩa với việc nó có thể sẽ cần phải được tiếp nhiên liệu đâu đó trên đường, trước khi có thể đáp xuống bề mặt sao Hỏa. Theo ông Bobby Braun, tên lửa bổ sung có thể sẽ là giải pháp được lựa chọn nhằm tiếp thêm lực đẩy cho BFS. "Vì vậy, bạn sẽ đưa lên các cấu trúc và khung xương của con tàu vũ trụ, rồi bạn mới gửi lên các con tàu vận tải về cơ bản sẽ chứa đầy nhiên liệu, sau đó chuyển vào trong tàu vũ trụ, tiếp tục hành trình đến Hỏa".

Quay về Trái đất

Không giống như dự án Mars One - hứa hẹn cho chuyến đi một chiều lên sao Hỏa - kế hoạch của Musk sẽ cho phép mọi người có thể trở về Trái đất. "Bạn sẽ muốn mang các con tàu không gian quay lại", Musk cho biết tại hội nghị Hàng không Vũ trụ MIT diễn ra năm 2014. "Những phi thuyền này thật sự đắt tiền, và khá khó để có thể chế tạo. Bạn không thể chỉ để chúng ở đó, chúng ta cần con tàu trở lại".

Nói là vậy, thế nhưng chính xác làm thế nào để con tàu vũ trụ có thể trở về Trái đất vẫn còn là câu hỏi chưa có lời đáp, và cho đến nay, chưa có một phương tiện nào quay về lại Trái đất sau khi nó được đưa lên sao Hỏa. Có thể phóng một phương tiện lên không trung từ sao Hỏa là một thành tích rất đáng nể, bởi nó là cả một quá trình bao gồm việc hạ cánh xuống bề mặt, tiếp nhiên liệu sau đó bay lên và trở về Trái đất. Nếu Musk có cách để cung cấp nhiên liệu cho động cơ ngay trên sao Hỏa, việc phóng con tàu về Trái đất là điều hoàn toàn khả thi.

Môi trường sống và cách thức duy trì sự sống cho cư dân từ Trái đất

Các cấu trúc có thể bơm phồng lên, được thiết kế như một nơi để con người có thể cư trú do công ty Bigelow Aerospace phát triển. Hiện chưa rõ không gian sinh sống dành cho những người định cư trên sao Hỏa của SpaceX sẽ trông như thế nào​.

Vị trí chính xác của khu vực mà con người sẽ sống trên sao Hỏa vẫn chưa được Musk công bố. Những người đến từ Trái đất cần một hệ thống hỗ trợ sự sống để cung cấp oxy cho hô hấp, hệ thống lọc và tái chế nước, cũng như giải pháp cung cấp lương thực. Hầu hết các chuyên gia đều cho rằng người định cư trên sao Hỏa cuối cùng sẽ phải sống nhờ vào việc trồng trọt, theo một cách nào đó.

"Cung cấp đủ lương thực, nước và không khí là một trong những yêu cầu số một, và hầu hết mọi người đều đồng ý với dự đoán rằng sẽ rất khó để thực hiện điều đó, đặc biệt là đối với một sứ mệnh lâu dài, trừ khi bạn có thể thực hiện nó ngay trên sao Hỏa", Chris McKay, một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA, chia sẻ. "Có thể một vài năm đầu tiên, bạn có thể mang theo thức ăn của riêng mình, nhưng cuối cùng bạn sẽ phải tự tay trồng cây lương thực".

Chưa một ai từng cố gắng thử thực hiện điều đó trên sao Hỏa, và cũng có rất nhiều thách thức cần phải đối mặt. Đất trên sao Hỏa được cho là chứa một loại muối tên là perchlorate, quan trọng hơn, nó là chất độc đối với con người. Vì vậy, nếu cây lương thực được trồng trên sao Hỏa, chúng cần phải được trồng trên đất lấy từ Trái đất hoặc nếu sử dụng đất sao Hỏa, nó phải được làm sạch theo một cách nào đó. "Đó là một vấn đề khó khăn và chưa ai có thể giải quyết được", McKay nói.

Nồng độ bức xạ trên sao Hỏa trong khi đó cũng cao hơn so với Trái đất, khí hậu lạnh hơn rất nhiều, và lực hấp dẫn chỉ bằng khoảng 1/3 Trái đất. Tất cả những yếu tố này có thể nhanh chóng tàn phá cơ thể con người nếu không được bảo vệ. Braun cho rằng có thể chúng ta sẽ không được nghe những giải pháp cho các vấn đề này vào buổi công bố sắp tới.

"SpaceX là một công ty vận chuyển không gian, ít nhất là theo cách nghĩ của tôi về họ", Braun nói. "Tôi nghĩ những gì mà bạn có khả năng sẽ nghe được chủ yếu là một cuộc thảo luận về kiến trúc của phương tiện vận chuyển không gian. Tôi sẽ giả định rằng họ sẽ hợp tác với các bên liên quan để ứng dụng rất nhiều công nghệ cần thiết, nhằm đảm bảo sự an toàn cho con người".

Chi phí, ai sẽ là người đi, và nhiều thứ khác...

Có rất nhiều khía cạnh của sứ mệnh sao Hỏa cần được giải quyết, chẳng hạn như ai sẽ là những hành khách có mặt trên con tàu vũ trụ đó, và chuyến đi sẽ được tài trợ như thế nào. Ngoài ra, để hiện thực hóa hành trình đi đến sao Hỏa, SpaceX chắc chắn sẽ phải đứng trước nhiều thử thách ở các lĩnh vực khác nhau. "Tôi nghĩ rằng điều đó rất khó khăn", Charles Miller, chủ tịch của NexGen Space LLC, một công ty tư vấn không gian, nhận định. "Tôi nghĩ rằng đó là một mục tiêu rất táo bạo, đáng để bạn cống hiến cả cuộc đời mình, và tôi cũng có cùng quan điểm với anh ấy (Musk) trong việc tạo ra một nhánh thứ hai của xã hội loài người. Nhưng việc đó vô cùng khó khăn".