Tại sao Mỹ mất 51 năm mới quay lại Mặt trăng?

Phi hành gia Mỹ đặt chân lên Mặt trăng trong dự án Apollo. Ảnh: NASA

Sau hơn nửa thế kỷ, đổ bộ Mặt trăng vẫn là nhiệm vụ khó khăn với nhân loại.

Dự án do tư nhân thực hiện

Vào lúc 6 giờ 23 phút ngày 22/2 theo giờ Mỹ, tàu đổ bộ Odysseus do Công ty Intuitive Machines chế tạo hạ cánh gần cực Nam Mặt trăng. Sự kiện trên đã đưa Intuitive Machines trở thành công ty tư nhân đầu tiên có tàu vũ trụ hạ cánh nguyên vẹn trên Mặt trăng.

Tuy nhiên, đến ngày 27/2, các kỹ sư đã mất liên lạc với tàu đổ bộ Odysseus, khiến sứ mệnh này bị rút ngắn chỉ sau 5 ngày hạ cánh. Điều này đặt ra nhiều câu hỏi về khả năng khôi phục và tiếp tục nhiệm vụ của tàu vũ trụ này. Mất liên lạc đồng thời làm mất đi cơ hội tiếp tục khám phá và nghiên cứu Mặt trăng.

Khi tham vọng vũ trụ của mỗi quốc gia tăng lên và ngành hàng không vũ trụ mở rộng, các công ty đang chạy đua để giành lấy danh hiệu công ty hạ cánh tàu vũ trụ tư nhân đầu tiên trên Mặt trăng. Tuy nhiên chưa chiến thắng nào được ghi nhận cho đến ngày 22 vừa qua.

Đơn cử, tổ chức phi lợi nhuận của Israel, SpaceIL, đã thử phóng tàu vũ trụ lên Mặt trăng vào năm 2019 nhưng tàu của họ lao xuống quá nhanh, thành ra đâm vào bề mặt. Năm ngoái, Công ty Ispace của Nhật Bản mất liên lạc với tàu đổ bộ. Hồi tháng 1/2024, tàu đổ bộ của Công ty Astrobotic, Mỹ, gặp sự cố về động cơ ngay sau khi lên vũ trụ.

Kể từ khi Mỹ đưa phi hành gia lên Mặt trăng thành công cách đây nửa thế kỷ, tại sao các công ty, thậm chí là các quốc gia, lại gặp khó khăn khi thực hiện sứ mệnh này? Theo các nhà khoa học, Mặt trăng là môi trường rất khắc nghiệt. Rất khó thiết kế tàu vũ trụ có thể định hướng trên bề mặt vệ tinh này và gần như không thể thử nghiệm mô hình tái hiện bề mặt Mặt trăng trên Trái đất.

Bên cạnh đó, nguồn lực của các công ty tư nhân cũng eo hẹp hơn so với NASA hồi những năm 1960. Ước tính, Chính phủ Mỹ đầu tư kinh phí cho NASA bằng 4% tổng ngân sách liên bang.

Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất là các kỹ sư và công ty ở thế kỷ 21 có rất ít hoặc hầu như không có kinh nghiệm chinh phục Mặt trăng. Hơn 50 năm kể từ khi con người thiết kế và gửi tàu đổ bộ lên Mặt trăng nên các công ty hầu như phải bắt đầu thiết kế lại từ đầu và làm việc với các công nghệ mới.

NASA đã di dời sự chú ý khỏi Mặt trăng sau sứ mệnh Apollo cuối cùng vào năm 1972 để tập trung vào các dự án không gian khác như tàu con thoi, Trạm vũ trụ quốc tế... Nhiều lần Chính phủ Mỹ qua các nhiệm kỳ đã đề xuất trở lại Mặt trăng nhưng không thành công. Đến năm 2017, cựu Tổng thống Donald Trump đã thúc đẩy NASA khởi động sáng kiến Artemis nhằm đưa con người trở lại vệ tinh này.

Mục tiêu của NASA là tạo ra sự hiện diện bền vững trên Mặt trăng. Ngoài ra, việc học cách sống và làm việc trên Mặt trăng sẽ giúp con người khám phá Hệ Mặt trời. Điều này đồng nghĩa các dự án sẽ nhận được kinh phí từ chính phủ.

Tuy nhiên, những thách thức vật lý vẫn còn nguyên vẹn khi con người muốn khám phá Mặt trăng một lần nữa. Quá trình du hành không gian từ Trái đất đến Mặt trăng đã khó khăn ngay từ đầu.

Tàu vũ trụ phải đối phó với biến động nhiệt độ, tùy thuộc bộ phận nào của phương tiện hướng về Mặt trời. Tàu cũng bị “bắn phá” bởi các tia vũ trụ, những hạt bức xạ truyền từ Mặt trời hoặc không gian sâu, có thể dễ dàng phá hủy thiết bị điện tử không được bảo vệ tốt.

Tàu đổ bộ Odysseus được phóng vào không gian. Ảnh: NASA

Thay đổi kế hoạch

Mặt trăng có chiều rộng gần bằng 1/4 Trái đất nhưng trọng lực yếu hơn nhiều nên rất khó để tiến vào quỹ đạo. Địa hình gồ ghề, miệng hố lỗ chỗ và nhiều yếu tố khác khiến trọng lực trên Mặt trăng không đồng đều.

Ông Phillip Metzger, nhà vật lý hành tinh tại Đại học Central Florida, Mỹ, cho biết: “Khi tàu vũ trụ quay quanh Mặt trăng, rồi nó sẽ đâm vào Mặt trăng vì lực hấp dẫn không đồng đều làm rối loạn quỹ đạo. Vì vậy, bạn cần định vị để biết chính xác mình đang ở đâu và điều chỉnh theo thời gian thực”.

Khác với Trái đất có bầu khí quyển làm hãm độ rơi của tàu vũ trụ, Mặt trăng hầu như không có bầu khí quyển. Để hạ cánh trên Mặt trăng, các tàu vũ trụ đều phải sử dụng một dạng tên lửa nào đó để giảm bớt tốc độ và hạ cánh nhẹ nhàng xuống bề mặt. Tàu vũ trụ phải đốt động cơ chuẩn xác đến mức dừng tương đối ngay phía trên bề mặt, không thì chúng có thể đâm thẳng xuống bề mặt của Mặt trăng.

Tất cả đòi hỏi phải biết chính xác tàu vũ trụ sắp hạ cánh ở đâu. Tàu đổ bộ tự động thường dựa vào thông tin do cảm biến trên phương tiện thu thập, ảnh chụp mục tiêu hạ cánh nhưng độ phân giải không cao. Vấn đề có thể khó khăn hơn do khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng khiến việc truyền lệnh cho tàu vũ trụ bị trễ vài giây.

Riêng trong trường hợp của Intuitive Machines, nhiệm vụ càng thêm khó khăn. Ban đầu, công ty dự định hạ cánh gần vùng xích đạo tương đối bằng phẳng của Mặt Trăng, nơi mọi nhiệm vụ của Apollo đều đáp xuống.

Nhưng công ty đã phải thay đổi vị trí hạ cánh tới vùng cực Nam của Mặt trăng bởi nơi đây được nhiều quốc gia chú ý. Việc thay đổi địa điểm hạ cánh đòi hỏi phải có thêm phân tích và kỹ thuật, gần giống như lên kế hoạch cho một nhiệm vụ hoàn toàn mới.

Dữ liệu thu thập bởi tàu vũ trụ tự động bay tới Mặt trăng xác nhận nhiều miệng hố ở cực Nam có thể chứa những túi nước ở dạng băng. Các cơ quan hàng không vũ trụ quan tâm đến việc khai thác lớp băng này làm nước uống hoặc trồng trọt. Nếu được tách thành các thành phần nguyên tố như hydro, oxy, nước cũng có thể trở thành nhiên liệu đẩy cho tên lửa trong tương lai.

Tàu vũ trụ Mặt trăng phải trải qua nhiều năm thử nghiệm trên Trái đất nhưng cách duy nhất để biết liệu chúng có thành công hay không là thử nghiệm trong không gian. Nhưng thử nghiệm ngoài không gian cũng có giới hạn, nhất là về ngân sách.

Theo Phys

Nguyễn Minh