NASA tiết lộ toàn cảnh sứ mệnh 22,5 ngày trở lại Mặt trăng

NASA đã sẵn sàng để đưa con người trở lại Mặt Trăng sau hơn 45 năm. Sứ mệnh này dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2019 với những công nghệ tiên tiến nhất.

NASA mới đây đã công bố những điểm nổi bật trong sứ mệnh 25,5 ngày, bao gồm khởi động, cất cánh và đổ bộ xuống Mặt Trăng. Thông tin về sứ mệnh cũng tương tự như những chuyến bay Apollo vào thập niên 1960 và 1970, nhưng chuyến bay lần này sẽ đặc biệt hơn, bởi đây sẽ là chuyến bay xa nhất trong các sứ mệnh có người lái từ trước đến nay.

Sắp tới, cơ quan này sẽ có buổi thử nghiệm đưa con tàu không người lái lên quỹ đạo thấp của Trái Đất, gọi là Exploration Mission 1 (EM-1). Nếu mọi thứ diễn ra đúng kế hoạch, sứ mệnh chính thức quay trở lại Mặt Trăng sẽ được tiến hành với tàu vũ trụ Orion và hệ thống đẩy tên lửa SLS mới nhất.

Tên lửa và tàu vũ trụ Orion được lắp đặt vào bệ phóng. (Đồ họa: NASA).

Trước ngày bắt đầu sứ mệnh EM-1, hệ thống tên lửa SLS cao tương đương 32 tầng của một tòa nhà mang theo tàu vũ trụ Orion sẽ được đặt tại Trung tâm Không gian Kennedy – cùng vị trí của những chuyến bay Apollo năm xưa – để chuẩn bị phóng vào không gian.

Kiểm tra kỹ thuật trước giờ phóng. (Đồ họa: NASA).

Các kỹ sư sẽ có vài ngày để kiểm tra, bảo đảm tên lửa sẵn sàng để phóng. Rất nhiều khâu kiểm tra kỹ thuật sẽ được tiến hành để đảm bảo an toàn cho vụ phóng. Phi hành đoàn bên trong cũng có thể tiếp cận với bên ngoài tàu bằng các cánh tay robot cao 90 mét.

Một trong những bước cuối cùng để con tàu bay lên không gian, là tiếp nhiên liệu cryogenic (nhiên liệu đốt ở mức nhiệt độ thấp). Lượng nhiên liệu đủ để con tàu bay khỏi Trái Đất và tiến đến đích cuối cùng là Mặt Trăng.

Tên lửa bắt đầu bay lên không gian mang theo con tàu vào vũ trụ. (Đồ họa: NASA).

Ngay trước khi tên lửa được phóng lên, đường dây điện và các dây kết nối khác với trạm mặt đất sẽ được cắt đứt. Động cơ chính được chuẩn bị để đốt nhiên liệu. Một khi nhiên liệu cryogenic được đốt và nhiệt độ chạm mức quy định, tên lửa sẽ được phóng đi. Khi bay lên, động cơ tên lửa sẽ sản sinh ra lực đẩy 4 triệu kg để chống lại 2,7 triệu kg trọng lực.

Tàu Orion đến quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất. (Đồ họa: NASA).

Tên lửa sẽ đạt động áp cực đại – thời điểm mà khí quyển tác động mạnh nhất lên tên lửa – chỉ 90 giây sau khi phóng lên. Nó sẽ bỏ lại những bộ đẩy tên lửa sau 2 phút để giảm tải trọng và cho tấm pin năng lượng Mặt Trời của tàu Orion được lộ ra. Nó sẽ bỏ tất cả những gì thuộc về tên lửa đẩy sau 3 phút 40 giây.

Động cơ của tàu sẽ ngưng hoạt động khi tàu đạt tốc độ đúng với mức được lập trình ban đầu. Sau đó, một động cơ đẩy tạm thời sẽ hoạt động và cả con tàu sẽ được làm mát xuống mức nhiệt độ thấp. Lúc đó, tàu vũ trụ Orion sẽ bay vòng xung quanh Trái Đất để chuẩn bị cho cuộc hành trình đến Mặt Trăng.

Tàu Orion sẽ mở rộng các tấm pin năng lượng Mặt Trời ra, lúc này nó sẽ dần dần bay cao hơn rồi đốt cháy nhiên liệu một lần nữa để đến được điểm nút giao chung của Trái Đất và Mặt Trăng. Lực đẩy từ nhiên liệu đốt ra sẽ đưa con tàu đến điểm nút này và tiếp tục hướng thẳng đến Mặt Trăng.

Sau khi thực hiện vài vòng quay quanh Trái Đất, tàu vượt khỏi vành đai bức xạ Van Allen. (Đồ họa: NASA).

Sẽ mất khoảng 4 ngày để bay đến Mặt Trăng. Trong thời gian này, tàu sẽ đến được nhiều cột mốc. Khoảng 1,5 giờ sau khi phóng, tàu Orion sẽ đi qua điểm nút của Trái Đất-Mặt Trăng và tàu sẽ rời khỏi giai đoạn đẩy. Lúc này, con tàu vượt ra khỏi 'tấm lưới' những vệ tinh tự nhiên quay quanh Trái Đất và rời khỏi vành đai bức xạ Van Allen.

Lúc này, tàu đã đi vào vùng không gian sâu bên ngoài Trái Đất nhưng vẫn giữ liên lạc với trạm mặt đất để đề phòng có những thay đổi bất chợt về quỹ đạo trước khi nó thẳng đường đến Mặt Trăng.

Tàu Orion bắt đầu tiến vào quỹ đạo Mặt Trăng. (Đồ họa: NASA).

Khi tàu Orion tiến gần hơn đến với Mặt Trăng, nó sẽ khởi động động cơ hoạt động dựa vào lực hấp dẫn của Mặt Trăng để tiến vào quỹ đạo của vệ tinh này. Con tàu sẽ giảm tốc độ, chủ động để bị 'bắt' vào bởi trọng lực của Mặt Trăng.

Tàu sẽ đến gần Mặt Trăng nhất ở khoảng cách 100km và quay quanh thiên thể này với quỹ đạo hình elip trong suốt một tuần. Ở khoảng cách này, nó sẽ trở thành con tàu chở phi hành đoàn đến điểm xa nhất, xa hơn Trạm Không gian Quốc tế (ISS) 1.000 lần với khoảng cách 435.000km.

Trở về Trái Đất. (Đồ họa: NASA).

Khi Orion vẫn còn bay ở Mặt Trăng, nhóm phụ trách cho chuyến bay trở lại của tàu tại Căn cứ Hải quân San Diego đã tính toán cho vị trí hạ cánh của tàu trên Thái Bình Dương. Lúc này, trạm mặt đất sẽ gửi tín hiệu đến để tàu đốt nhiên liệu một lần nữa, lực đẩy giúp nó rời khỏi quỹ đạo Mặt Trăng.

Cuộc hành trình trở về Trái Đất sẽ mất 4 ngày, con tàu sẽ đi về hướng xa với Mặt Trời để làm mát động cơ tối đa. Các kỹ sư sẽ tính toán để con tàu lao vào Trái Đất với góc nghiêng nhỏ nhất.

Tiến vào khí quyển Trái Đất. (Đồ họa: NASA).

Khi tàu Orion đến gần với Trái Đất, nó sẽ tự tháo bỏ các module và những thành phần quan trọng cho chuyến bay đi. Các bộ phận điều khiển cùng hệ thống làm mát sẽ bắt đầu hoạt động để điều khiển hướng bay chuẩn bị cho sự đi vào khí quyển Trái Đất ở độ cao 122km.

Tàu vũ trụ sẽ đi vào khí quyển với tốc độ 39.500km/giờ và đi chậm lại đến 9 lần so với lực hấp dẫn thực tế tác động lên tàu. Ở bên ngoài, nhiệt độ lên cao đến 2.800 độ C, nhưng phòng điều khiển bên trong được bảo vệ bằng tấm chắn nhiệt nên vẫn đảm bảo an toàn.

Khoang chở phi hành đoàn hạ cánh xuống mặt biển. (Đồ họa: NASA).

Khi tàu vũ trụ bay hết khí quyển của Trái Đất, nhóm kỹ sư thuộc hải quân Hoa Kỳ ở Thái Bình Dương sẽ nhận thấy được. Sau khi bỏ hết các thiết bị và giữ lại duy nhất module chở phi hành đoàn, con tàu sẽ bung dù ra và từ từ hạ cánh xuống mặt biển.

Tàu sẽ có 3 dù được bung ra để giảm tốc độ. Trong 20 phút, tàu Orion sẽ giảm tốc độ từ 32 lần vận tốc âm thanh xuống còn 0. Tàu hải quân sẽ đưa một chiếc thuyền nhỏ ra để nối dây và kéo tàu Orion về tàu thủy. Các phi hành gia trải qua các bước kiểm tra y tế, hoàn thành sứ mệnh 25,5 ngày của Orion.

• NASA đang bí mật lên kế hoạch trở lại Mặt trăng?
• Vì sao con người chưa trở lại mặt trăng?