NASA vừa làm điều chưa từng có

Hai tàu vũ trụ nhỏ đang chuẩn bị cho một hành trình độc đáo và quanh co tới Sao Hỏa, một kế hoạch chưa từng có tiền lệ trong lịch sử thám hiểm không gian. Sứ mệnh này, được gọi là EscaPADE, không chỉ nhằm mục đích thu thập dữ liệu khoa học; nó còn là một thử nghiệm mang tính cách mạng về cách NASA có thể thực hiện các cuộc điều tra hành tinh lớn với ngân sách thấp.

Mục tiêu khoa học chính của EscaPADE là tìm hiểu tại sao Sao Hỏa, hành tinh đỏ cằn cỗi, lại mất đi hầu hết bầu khí quyển của mình hàng tỷ năm trước. Hai tàu quỹ đạo song sinh này sẽ cùng nhau quan sát các cơ chế phức tạp khiến bầu khí quyển của Sao Hỏa "rò rỉ" vào không gian, một câu hỏi quan trọng để hiểu về lịch sử tiến hóa của hành tinh.

Dự án "rẻ" nhưng "giá trị cao"

EscaPADE (viết tắt của Escape and Plasma Acceleration Dynamics Explorers), được dẫn dắt bởi Đại học California, Berkeley, là một trong những sứ mệnh tham vọng nhất thuộc chương trình SIMPLEx (Small, Innovative Missions for Planetary Exploration – Các Sứ mệnh Đổi mới, Nhỏ cho Thăm dò Hành tinh) của NASA . Chương trình này nhằm khuyến khích sự sáng tạo trong cộng đồng khoa học để sử dụng tàu vũ trụ nhỏ và các phương pháp tiếp cận chi phí thấp nhằm thực hiện các nghiên cứu chất lượng cao.

Jeff Parker, giám đốc công nghệ tại Advanced Space, công ty hỗ trợ kỹ thuật cho dự án, đã nhấn mạnh sự khác biệt của sứ mệnh này. Ông cho biết EscaPADE không phải là "rẻ", mà là "giá trị cao". Với chi phí dưới 100 triệu đô la, sứ mệnh này được kỳ vọng sẽ cung cấp dữ liệu khoa học ngang tầm với các sứ mệnh quay quanh Sao Hỏa truyền thống khác của NASA , vốn tiêu tốn từ 300 triệu đến 600 triệu đô la. Việc giảm đáng kể chi phí này được coi là một bước đột phá quan trọng cho tương lai của việc thăm dò không gian.

Không còn chờ đợi

Thông thường, các tàu vũ trụ hướng đến Sao Hỏa phải khởi hành trong một khoảng thời gian gọi là "cửa sổ chuyển tiếp". Cơ hội phóng tối ưu này chỉ xảy ra khoảng 26 tháng một lần, khi Trái Đất và Sao Hỏa căn chỉnh hoàn hảo, cho phép một quỹ đạo trực tiếp và nhanh nhất.

EscaPADE ban đầu được lên kế hoạch cho một quỹ đạo trực tiếp như vậy. Tuy nhiên, do hàng loạt lần trì hoãn phóng, thay đổi kế hoạch và các vấn đề về thời gian khác, sứ mệnh đã bỏ lỡ cửa sổ chuyển tiếp cuối cùng vào cuối năm 2024.

Thay vì phải đợi đến cơ hội tiếp theo vào năm 2026, các nhà thiết kế sứ mệnh đã phát triển một chiến lược sáng tạo và chưa từng có tiền lệ: phương pháp "phóng và chờ" (launch-and-loiter). Kế hoạch này cho phép EscaPADE cất cánh bất kỳ ngày nào trong năm và vẫn đảm bảo đến được Sao Hỏa với đủ nhiên liệu.

Parker giải thích rằng ý tưởng là: "phóng bất cứ lúc nào, chờ đợi cho đến khi các hành tinh căn chỉnh hoàn hảo, và sau đó khởi hành trong hành trình liên hành tinh tới Sao Hỏa của bạn".

Nơi trú ẩn tại Điểm Cân Bằng Vũ trụ L2

Sau khi cất cánh, cặp tàu vũ trụ sẽ không hướng thẳng tới Sao Hỏa. Thay vào đó, chúng sẽ nhằm mục tiêu đến Điểm Lagrange 2 (L2) – một điểm cân bằng hấp dẫn trong không gian, cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km (930.000 dặm).

Các Điểm Lagrange là nơi lực hấp dẫn của Mặt Trời và Trái Đất cân bằng, cho phép tàu vũ trụ "nán lại" mà không bị kéo đi. Điểm L2 còn được chọn vì nó cung cấp một "môi trường bức xạ thực sự tốt" so với không gian bên ngoài. Tàu vũ trụ sẽ bay trên một quỹ đạo hình hạt đậu quanh L2, bên ngoài các vành đai bức xạ của Trái Đất.

Cặp tàu sẽ hoạt động chậm rãi ở đây cho đến khi cửa sổ chuyển tiếp Sao Hỏa vào năm 2026 mở ra. Sau đó, chúng sẽ nhanh chóng quay trở lại quanh Trái Đất vào tháng 11 năm 2026. Lực hấp dẫn của Trái Đất sẽ được sử dụng như một cú hích cuối cùng để đẩy chúng vào quỹ đạo hướng đến Sao Hỏa.

Bất kể ngày phóng linh hoạt là khi nào, hai tàu vũ trụ được dự kiến sẽ đi vào quỹ đạo Sao Hỏa vào tháng 9 năm 2027.

Đánh đổi giữa Rủi ro và Chi phí

Mặc dù kế hoạch quanh co này mang lại sự linh hoạt và tiết kiệm chi phí, nó cũng đi kèm với rủi ro gia tăng. Parker thừa nhận rằng việc ở lâu trong không gian khiến "các thành phần của tàu vũ trụ sẽ bị hao mòn," làm tăng thêm rủi ro cho sứ mệnh.

Việc chấp nhận rủi ro này là một phần của triết lý SIMPLEx: giảm chi phí bằng cách chấp nhận rằng thành công không được đảm bảo tuyệt đối. Trên thực tế, một số sứ mệnh chi phí thấp trước đây của NASA đã thất bại, như Lunar Trailblazer và LunaH-Map, do các vấn đề về kỹ thuật hoặc sự cố trì hoãn phóng.

Tuy nhiên, các nhà thiết kế sứ mệnh tin rằng, ngay cả khi chỉ thành công một lần trong số ba sứ mệnh tương tự, chương trình SIMPLEx vẫn mang lại "giá trị cao hơn nhiều so với các sứ mệnh chi phí truyền thống". EscaPADE được kỳ vọng sẽ trở thành điểm sáng đầu tiên, chứng minh tính khả thi của mô hình thám hiểm mới này.

Sự kiện phóng EscaPADE dự kiến sẽ diễn ra trên tên lửa New Glenn của Blue Origin, đánh dấu lần đầu tiên phương tiện phóng mới này mang theo hàng hóa có giá trị. Nếu thành công, sứ mệnh này không chỉ mở ra cánh cửa hiểu biết mới về Sao Hỏa mà còn thiết lập một tiền lệ quan trọng về tính linh hoạt và tiết kiệm chi phí trong tương lai của việc khám phá vũ trụ.

Nguồn: CNN