Những công nghệ giúp NASA chinh phục sao Hỏa

Trong kế hoạch đưa người lên sao Hỏa vào thập niên 2030 mang tên Journey To Mars, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) vạch ra những công nghệ hỗ trợ có tiềm năng phát triển trong các thập kỷ tới.

Những công nghệ hỗ trợ con người chinh phục sao Hỏa

Tên lửa phóng cực lớn

Hệ thống phóng tên lửa không gian (Space Launch System) của NASA. (Ảnh: NASA/MSFC).

Hệ thống tên lửa phóng vũ trụ (Space Launch System - SLS) của NASA là mẫu tên lửa kế nhiệm tàu con thoi, có thể sẵn sàng cất cánh vào đầu năm 2018. Khi rời khỏi bệ phóng, nó có thể chở 70 tấn hàng lên quỹ đạo. Ở giai đoạn sau, nó có thể vận chuyển trọng lượng hàng lên tới 130 tấn trên hành trình đến sao Hỏa, theo PopSci.

Cao 116m, SLS sẽ là phương tiện phóng lớn nhất từng được chế tạo, mạnh hơn cả tên lửa Saturn V từng đưa phi hành đoàn Apollo lên Mặt Trăng. Theo NASA, trọng tải của SLS "vượt xa khả năng của những phương tiện phóng thương mại đã và sắp được chế tạo".

Động cơ điện mặt trời

Động cơ sử dụng sức đẩy điện mặt trời có thể đẩy tàu vũ trụ ở 320.000km/h. (Ảnh: NASA).

Tên lửa SLS hoạt động nhờ đốt cháy nhiên liệu hydro và oxy lỏng. Tuy nhiên, SLS chỉ có thể đưa các phi hành gia bay lên quỹ đạo Trái Đất. Đối với hành trình 7 tháng đến sao Hỏa, việc sử dụng nhiên liệu lỏng đòi hỏi tên lửa phải có bồn chứa cực lớn, khiến chi phí phóng trở nên cực cao. Thay vào đó, NASA có thể sử dụng năng lượng mặt trời để chở hàng và đưa các phi hành gia lên sao Hỏa.

Động cơ điện mặt trời (Solar Electric Propulsion) giúp tàu vũ trụ dịch chuyển bằng cách bắn ion ra phía sau. Hạt electron biến khí xenon thành plasma và một trường điện từ sẽ tăng tốc cho các phân tử đến khi chúng bắn ra khỏi động cơ ở tốc độ cao. Năng lượng mặt trời sẽ cung cấp đủ electron để quá trình này diễn ra.

Động cơ điện mặt trời không tạo ra lực phóng mạnh như nhiên liệu tên lửa mà giúp vận tốc tăng dần theo thời gian và có thể đạt tới 320.000 km/h. Động cơ ion này cũng rất hiệu quả nhờ sử dụng lượng nhiên liệu đẩy ít hơn 10 lần so với nhiên liệu tên lửa.

Nhà trên sao Hỏa

NASA muốn tạo một khu nhà ở gắn với tàu vũ trụ Orion. (Ảnh: NASA).

Do nhiệm vụ đến sao Hỏa kéo dài ba năm, NASA không thể để các phi hành gia sống trong tàu vũ trụ Orion suốt thời gian này, mà phải cung cấp thêm không gian sống (và nhà tắm) cho các phi hành gia, đồng thời là nơi để họ sinh hoạt trên sao Hỏa. Thiết kế nhà ở này cần hỗ trợ tốt cho sinh hoạt, ngăn chặn hỏa hoạn, chống tia phóng xạ, có không gian để các phi hành gia tập thể dục và làm việc.

Thiết kế nhà ở bơm hơi của công ty Bigelow Aerospace ở Mỹ và ý tưởng nhà ở mang tên Deep Space Habitat của NASA có thể cung cấp tiền đề cho việc thiết kế những ngôi nhà kiểu này.

Trang phục vũ trụ linh hoạt

Trang phục vũ trụ thế hệ mới có thể tích hợp công nghệ tương tác thực tế, vật liệu tự vá liền và thiết bị theo dõi thông số sinh học. (Ảnh: NASA/Douglas Sonders).

Các phi hành gia có thể sống một năm hoặc lâu hơn trên sao Hỏa. Trong thời gian đó, họ sẽ đi lại trên bề mặt hành tinh, thám hiểm và thu thập dữ liệu. Trang phục vũ trụ phải giúp bảo vệ các phi hành gia trước tia phóng xạ cũng như khí quyển mỏng và lạnh của sao Hỏa, đồng thời cho phép họ làm việc, vận động thoải mái. Trang phục bảo hộ của các phi hành gia hiện nay quá cồng kềnh, bất tiện, đặc biệt khiến họ rất khó cử động bàn tay. Các nhà nghiên cứu đang thiết kế trang phục để việc đi lại và làm việc trên sao Hỏa trở nên dễ dàng hơn.

Bộ trang phục có thể tích hợp công nghệ tương tác thực tế, vật liệu tự vá liền và gắn thiết bị theo dõi thông số sinh học. NASA lên kế hoạch thử nghiệm một bộ trang phục vũ trụ thế hệ mới trong Dự án làm chệch hướng thiên thạch vào những năm 2020.

Hệ thống liên lạc bằng laser

Hệ thống liên lạc bằng laser có thể cung cấp đường truyền dữ liệu mạnh với tốc độ hàng tỷ bit/giây. (Ảnh: NASA).

Khoảng cách gần nhất giữa sao Hỏa và Trái Đất là 55 triệu km. Theo báo cáo của NASA, robot thăm dò sao Hỏa có thể nhận và truyền dữ liệu ở tốc độ khoảng hai triệu bit/giây. Tốc độ truyền dữ liệu của Trạm Vũ trụ Quốc tế là 300 triệu bit/giây, trong khi để có thể dẫn đường và đổ bộ trên sao Hỏa, NASA cần đường truyền mạnh hơn với tốc độ 1 tỷ bit/giây. Giải pháp NASA đưa ra là sử dụng tia laser.

Trong một thử nghiệm năm 2013, hệ thống liên lạc bằng laser cho phép vệ tinh thám hiểm Mặt Trăng LADEE tải thông tin với tốc độ 622 triệu bit/giây. Những thiết kế khác có thể truyền dữ liệu đến sao Thổ với tốc độ vài tỷ bit/giây.