Sẵn sàng cho cuộc đổ bộ lịch sử lên sao Hỏa ?

Kỳ quan ngành công nghiệp vũ trụ

Sau tiếng rền vang làm rung chuyển mặt đất khắp vùng Brownsville thuộc bang Texas miền Tây nước Mỹ, tên lửa vũ trụ Starship của hãng SpaceX có lực đẩy lớn nhất mà con người từng chế tạo, gồm tầng đẩy Super Heavy bọc lớp thép sáng bóng bên ngoài cao 71m và tàu vũ trụ Starship cao 50m bên trên, lao vút lên bầu trời sáng 13/10/2024. Khi đạt độ cao định sẵn sau chỉ vài phút phóng, tàu Starship tách khỏi Super Heavy để tự bay vào không gian, còn tầng đẩy Super Heavy lao ngược về Trái đất.

Hình ảnh ghi lại vụ việc cho thấy tầng đẩy Super Heavy nặng hàng ngàn tấn rơi tự do với vận tốc lớn hơn vận tốc âm thanh, trước khi 33 động cơ đẩy được gắn dưới đuôi được kích hoạt để ổn định khối kim loại trông như một tòa nhà cao 20 tầng về tư thế thẳng đứng, rồi đáp xuống trụ đỡ Mechazilla với sai số thấp hơn… 1 centimet.

Không chỉ các động cơ trên Super Heavy hoạt động chính xác tuyệt đối, "đôi đũa" của trụ đỡ Mechazilla - có hình thù giống một con quái vật Godzilla kim loại - cũng được điều chỉnh liên tục để vươn ra bắt gọn tên lửa đang lơ lửng giữa không trung, tránh để nó va chạm với mặt đất và cấu trúc trụ đỡ, từ đó giảm thiểu rủi ro hư hỏng. Theo New York Times, về phần tàu Starship, nó cũng hạ cánh an toàn xuống Ấn Độ Dương sau hơn 60 phút bay.

Lịch sử thế giới thay đổi vào ngày 4/10/1957, khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh đầu tiên mang tên Sputnik I lên quỹ đạo Trái đất bằng tên lửa đẩy vũ trụ R-7 cải tiến từ một tên lửa mang đầu đạn tấn công, mở ra kỷ nguyên chinh phục không gian của nhân loại. Gần 7 thập kỉ qua, con người đã chế tạo nhiều mẫu tên lửa, nhiều tàu vũ trụ mạnh mẽ phục vụ khát vọng chinh phục bầu trời bao la, nhưng chưa có thiết bị nào có kích thước lớn, lực đẩy mạnh mẽ và khả năng tái sử dụng như Starship, khiến nó được giới chuyên gia mô tả là kỳ quan của ngành công nghiệp vũ trụ.

Nếu R-7 đủ sức mang theo Sputnik I nặng 83kg với kích thước bằng một quả bóng rổ, theo ABCNews, Starship có thể chở… 100 người cùng đầy đủ vật dụng cho nhiệm vụ hạ cánh xuống Mặt trăng. SpaceAmbition nói rằng, Starship có kích thước bằng một nửa tháp Eiffel, nặng 3.000 tấn, đủ sức mang theo lượng hàng hóa150 tấn lên quỹ đạo thấp của Trái đất và tăng lên 250 tấn nếu tầng đẩy Super Heavy không cần giữ nhiên liệu để trở lại Trái đất, giúp nó có thể mang theo hơn 3.000 vệ tinh như Sputnik I trong một lần phóng.

Thể tích sử dụng được bên trong Starship lên đến 1.000 mét khối, tương đương toàn bộ thể tích bên trong Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) và còn có nghĩa là, nếu tháp Eiffel được tháo rời từng phần, nó sẽ được xếp gọn gàng bên trong Starship. Với sức chở như vậy, ISS nặng 400 tấn có thể phóng lên quỹ đạo sau 2 vụ phóng. Để xây dựng ISS, Nga, Mỹ và các nước đã thực hiện hàng chục vụ phóng trong 13 năm (từ 1998-2011).

Bên cạnh đó, đường kính của Starship là 9m, giúp nó chứa thiết bị kích thước rất lớn. Kính viễn vọng James Webb được phóng vào quỹ đạo ở dạng gấp gọn và quá trình triển khai đòi hỏi độ chính xác cỡ micron, dẫn đến nhiều rủi ro và đòi hỏi kĩ thuật cao cùng chi phí chế tạo lên đến 10 tỷ USD và kéo dài vài thập kỉ. Với thể tích của Starship, các nhà khoa học sẽ chẳng còn đau đầu tìm cách gấp gọn thiết bị vũ trụ nữa. Ngoài ra, các module trạm trên quỹ đạo cũng dễ triển khai hơn. Đường kính trung bình của các module của trạm ISS rơi vào khoảng 4,2 m.

Nhờ khả năng tái sử dụng cả tầng đẩy Super Heavy và tàu vũ trụ Starship, hệ thống này sẽ tăng tần suất các nhiệm vụ phóng giống như máy bay thương mại, thay vì tốn thời gian sản xuất các tên lửa đẩy mới, vốn đòi hỏi nhiều kinh phí và thời gian để kiểm định; đồng thời có thể giảm giá thành của các vụ phóng, dù chưa rõ mỗi tên lửa Starship có tuổi thọ ra sao. Tỷ phú Elon Musk, nhà sáng lập kiêm CEO SpaceX, cho rằng hệ thống tái sử dụng như vậy sẽ giảm chi phí phóng xuống 10 triệu USD/ lần phóng.

SpaceX đang tính chi phí chở 1 kilogram hàng hóa lên quỹ đạo bằng tên lửa Falcon 9 mới hiện nay là 2.300 USD trong khi năm 1981, chi phí này là 147.000 USD. Khi đi vào thương mại hóa, Starship có chi phí 100 USD/kilogram. Để so sánh, Tàu con thoi, hệ thống tàu vũ trụ có thể tái sử dụng mà NASA dừng hoạt động từ 2011, tốn 1,5 tỷ USD để chở khối lượng hàng hóa bằng 1/5 những gì Starship đưa lên quỹ đạo một lần. NASA năm 2022 phóng thành công một hệ thống tên lửa vũ trụ thế hệ mới SLS, nhưng chi phí đưa tàu Orion không người lái đến quỹ đạo Mặt trăng tiêu tốn 4 tỷ USD/ lần phóng.

Mở kỷ nguyên chinh phục không gian mới

Cuộc đua chinh phục không gian của các cường quốc từ sau Sputnik I đã thay đổi cơ bản bộ mặt Trái đất. Không chỉ đưa con người đặt chân trực tiếp lên Mặt trăng, hiểu hơn về cách thức vũ trụ vận hành, hàng ngàn vệ tinh bay chằng chịt trên quỹ đạo đang mỗi giây kết nối con người với nhau (qua mạng lưới vệ tinh liên lạc), dẫn đường giao thông (mạng lưới vệ tinh GPS, Glonass, Galileo, Bắc Đẩu) cung cấp dự báo thời tiết hay vẽ bản đồ cháy rừng. Sự xuất hiện của Starship nay được cho là sẽ giúp con người theo đuổi những mục tiêu quy mô lớn hơn và ở xa Trái đất hơn.

New York Times cho biết, NASA đã chọn tàu vũ trụ Starship để đưa phi hành gia đáp xuống Mặt Trăng trong chương trình Artemis III. Chủ nhân của SpaceX - tỷ phú công nghệ người Mỹ Elon Musk ước tính chương trình Starship sẽ có chi phí phát triển rơi vào khoảng 2 - 10 tỷ USD. Năm 2024, SpaceX lên kế hoạch rót thêm 2 tỷ USD để đưa Starship lên quỹ đạo Trái đất lần đầu tiên. Nếu các vụ thử nghiệm kế tiếp diễn ra suôn sẻ và Starship bắt đầu hành trình tới Mặt trăng, nó sẽ phải ở trên quỹ đạo thấp của Trái đất trong lúc SpaceX phóng các phương tiện hỗ trợ tới tiếp nhiên liệu cho tàu. Nhiệm vụ chở phi hành gia đáp xuống Mặt Trăng sẽ diễn ra sớm nhất tháng 9/2026.

Song song với tham vọng trở lại Mặt trăng, Elon Musk kì vọng Starship sẽ là phương tiện đưa người lên sao Hỏa. Tháng trước, ông Musk viết trên mạng xã hội X: "Những chuyến tàu Starship đầu tiên tới sao Hỏa sẽ phóng trong 2 năm nữa khi cửa sổ chuyển tiếp tiếp theo từ Trái đất sang sao Hỏa mở ra (thời điểm sao Hỏa và Trái đất có khoảng cách gần nhau nhất - PV). Chúng sẽ không chở người để kiểm tra độ tin cậy của việc hạ cánh nguyên vẹn xuống sao Hỏa. Nếu những lần hạ cánh này thuận lợi thì những chuyến bay chở người đầu tiên đến sao Hỏa sẽ diễn ra trong 4 năm nữa. Từ đó, tốc độ chuyến bay sẽ tăng nhanh chóng với mục tiêu xây dựng một thành phố (trên sao Hỏa) sau khoảng 20 năm".

Ngày 13/10, ông Musk tiếp tục: "Nếu nền văn minh tương đối ổn định trong khoảng 30 năm tới, một thành phố tự cung tự cấp với hơn một triệu người sẽ được xây dựng trên sao Hỏa". Nhiều người từng phàn nàn Musk viển vông giờ đây bắt đầu tin vào viễn cảnh này sau khi chứng kiến vụ phóng Starship thành công.

Theo các chuyên gia, bên cạnh các chương trình không gian được các chính phủ trả tiền, Starship sẽ làm nở rộ dịch vụ bay vũ trụ thương mại. Khi đó, nó không chỉ đưa các phi hành gia chuyên nghiệp mà còn có thể đưa các nhà thám hiểm, nhà khoa học, du khách lên không gian. Dennis Tito, một kỹ sư hàng không vũ trụ, người từng trả cho Nga 20 triệu USD để bay lên ISS vào năm 2001, đã đặt hàng SpaceX một chuyến bay cùng vợ tới Mặt trăng. Ngoài ra, chi phí rẻ và không gian lớn của Starship khiến việc triển khai những chòm vệ tinh nhanh hơn, giúp tăng đáng kể dịch vụ dữ liệu từ không gian. Việc bảo dưỡng và tiếp nhiên liệu cho vệ tinh cũng trở nên dễ dàng.

Một trong những tiềm năng khác là khả năng tiếp đất nhẹ nhàng. Công nghệ này từng được ứng dụng trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX. Hiện nay, tầng tiếp đất trên các tàu vũ trụ hiện nay (Soyuz của Nga; Dragon, Starliner của Mỹ) hạ cánh khá mạnh trên mặt đất hoặc mặt nước. Khả năng hạ cánh nhẹ nhàng mở ra nhiều tiềm năng: đưa người và hàng hóa đáp xuống hành tinh khác sẽ dễ dàng hơn, vệ tinh có thể vận chuyển từ quỹ đạo về Trái đất để sửa chữa và bảo dưỡng. Bên cạnh đó, nhờ Starship, con người có thể khai khoáng trên Mặt trăng do chi phí bay rẻ và nó cũng đủ khả năng giúp xây dựng một trạm trung chuyển trên không gian đầy đủ thức ăn, nước uống, oxy.

Tuy vậy, cũng có ý kiến cho rằng còn quá sớm để kì vọng vào Starship. Khi ra đời vào những năm 1970, tàu con thoi - loại tàu vũ trụ có cánh, có thể tái sử dụng, cất cánh bằng tên lửa gắn kèm và hạ cánh xuống một đường băng giống như máy bay, từng được đánh giá là hứa hẹn mở ra kỷ nguyên thám hiểm mới giúp phi hành gia bay vào không gian với tàu vũ trụ có thể tái sử dụng và chi phí rẻ.

Cuối cùng, chương trình tàu con thoi đã chết yểu do tỷ lệ tai nạn quá lớn, gây tổn thất về nhân lực và tài sản lớn hơn nhiều so với những gì nó mang lại. Trước khi thành công ngày 13/10, hai trong 4 vụ thử nghiệm đầu tiên của Starship cũng kết thúc bằng những vụ nổ, dù SpaceX khẳng định họ đang cải tiến Starship mỗi ngày, khiến nó an toàn và tin cậy hơn.