Sách của Terry Virtz mang tên “How to astronaut: An insider’s guide to leaving Planet Earth” (tạm dịch: Trở thành phi hành gia: Hướng dẫn của người trong cuộc về cách để rời khỏi Trái đất). Dưới đây là một số nội dung đặc sắc trích ra từ tác phẩm của ông.
Muốn về nhà, hãy giảm tốc!
“Có vài yếu tố đóng vai trò quan trọng chủ chốt mà mọi tàu vũ trụ phải thực hiện nếu nó muốn rời khỏi quỹ đạo và trở lại bề mặt Trái đất. Yếu tố rõ ràng, hiển nhiên nhất là thay đổi đường bay để đâm vào bầu khí quyển. Yếu tố tiếp theo phải tính tới là việc chịu đựng nhiệt độ lớn khủng khiếp, hình thành từ quá trình trở lại bầu khí quyển.
Với một chiếc máy bay, thay đổi góc bay là việc khá dễ dàng nhờ những yếu tố khí động học. Phi công chỉ việc nhấn cần lái về phía trước là máy bay sẽ chúc mũi xuống đất. Kéo cần lái về phía sau, anh ta sẽ lại thấy bầu trời.
Tuy nhiên, thay đổi đường bay trong vũ trụ lại là một câu chuyện khác. Trong không gian, các yếu tố cơ học quỹ đạo mới là thứ quyết định chuyển động của tàu vũ trụ. Để thay đổi đường bay sang trái hoặc phải, nếu sử dụng cách thức điều khiển như của máy bay, một tàu vũ trụ sẽ cần phải thay đổi vận tốc cực lớn và điều này gây tốn kém nhiều nhiên liệu. Tuy nhiên, phần lớn tàu vũ trụ chở người chỉ mang lượng nhiên liệu vừa đủ để thay đổi góc bay chỉ khoảng vài phần của một độ sang bên trái hoặc bên phải.
Tin tức tốt lành là chúng ta vẫn có cách để trở về nhà thay vì mắc kẹt vĩnh viễn trong không gian do thiếu nhiên liệu. Để làm được điều đó, phi hành gia chỉ cần giảm tốc độ, khi đó quỹ đạo của con tàu sẽ từ từ chúc xuống mặt đất. Lượng nhiên liệu dùng để giảm tốc độ cũng không quá lớn so với việc thay đổi góc bay.
Sự nghiệp bay vào không gian của tôi bắt đầu trên tàu con thoi Endeavour. Tôi là phi công của nhiệm vụ STS-130 và chúng tôi đã đưa 2 module cuối cùng của Trạm vũ trụ Quốc tế (ISS) lên tham gia quy trình lắp ráp vào năm 2010. Vài năm sau đó, tôi trở lại ISS, lần này là trên tàu Soyuz của Nga.
Sau thời gian làm nhiệm vụ, chúng tôi phải trở lại Trái đất. Thời điểm trở lại, dù là bằng tàu con thoi hay tàu Soyuz, chúng tôi đều phải thực hiện cùng một hoạt động là xoay tàu ngược lại hướng đi lên, kích hoạt động cơ đẩy trong vài phút và nhờ đó giảm tốc khoảng vài trăm km/h. Chừng đó là đủ để quỹ đạo bay của chúng tôi đã đổi sang hướng đi xuống bề mặt Trái đất.
Nhưng điều này cũng khiến chúng tôi bước vào hành trình va chạm không thể tránh với bầu khí quyển và nếm mùi quá trình hạ cánh sau đó. Khi động cơ đẩy được kích hoạt, chuyến đi diễn ra khá êm ái. Chúng tôi chỉ phải chịu lực gia tốc lớn chưa đầy 1g, tức rất nhẹ nhàng và không có gì giống khung cảnh kịch tính trong những bộ phim Hollywood, với các phi hành gia hét lên khi người họ rung bần bật trên ghế ngồi (đây là điều chỉ xảy ra trong quá trình phóng tàu).
Sau quá trình khai hỏa động cơ này, chúng tôi chỉ có chút thời gian để thư giãn và tận hưởng vài phút không trọng lượng cuối cùng. Bởi vì một khi chúng tôi tiếp xúc với bầu khí quyển, tức khoảng 20 phút sau đó, tại điểm gọi là EI (giao điểm đi vào bầu khí quyển) sự thư thái sẽ không còn nữa.
Chính tại EI mà trải nghiệm trở lại mặt đất trên tàu con thoi và tàu Soyuz cũng rất khác nhau. Khác một cách hoàn toàn. Tàu con thoi là một cỗ máy biết bay tuyệt vời. Với kích cỡ ngang với một chiếc máy bay chở khách bình thường, khi trở lại bầu khí quyển nó có thể lượn trái, phải hay xoay vòng như máy bay. Sự khác biệt duy nhất là nó bay với tốc độ hơn 28.000km/h và được bọc trong một đám khí bốc cháy với độ nóng sánh ngang với Mặt trời, hình thành từ ma sát cực lớn giữa con tàu với các phân tử oxy và nitơ có mặt trong thượng tầng khí quyển.
Góc nhìn từ ghế lái của một phi công tàu con thoi trở về Trái đất thực sự rất ấn tượng, nhất là khi tàu chở tôi trở về vào ban đêm. Đầu tiên chỉ có một quầng sáng màu hồng nhẹ ánh lên bên ngoài cửa sổ của tôi. Sau đó, quầng sáng đó chuyển thành màu cam rồi đỏ, xuất hiện cùng một ánh sáng trắng chói lòa ở cửa sổ nằm trên đầu chúng tôi.
Sau một thời gian, quầng sáng dần giảm đi và tôi nhấc kính bảo vệ lên khỏi mũ phi hành, nghiêng người về phía cửa sổ để quan sát. Khí nóng bốc cháy vẫn đang vẫn từ từ tỏa ra bao quanh lớp vỏ của con tàu, giống như các con sóng nhỏ lăn tăn trên miệng hồ.
Tôi rút tay ra khỏi găng, vươn người lên chạm vào cửa kính và ngạc nhiên khi thấy nó không nóng như tưởng tượng. Điều kỳ lạ nhất là âm thanh hình thành từ quá trình va chạm với bầu khí quyển rất bé, chỉ giống như ai đó đang dùng ngón tay gõ nhẹ lên mặt quầy. Tôi đã hình dung sẽ nghe thấy tiếng của các luồng khí rít lên, tiếng bốc cháy, nhưng không hề.
Cuộc hạ cánh êm như máy bay
Điều trái khoáy là khi tàu Endeavour tiếp tục quá trình giảm tốc nhờ áp lực từ bầu khí quyển, mọi thứ lại bắt đầu tăng tốc trong bộ não tôi. Tốc độ dòng khí mà đôi cánh của con tàu cảm nhận được bắt đầu tăng lên và lực tác động từ gia tốc đã chạm mốc 1,5g.
Bởi đường bay từ quỹ đạo không đưa con tàu thẳng về Trung tâm vũ trụ Kennedy nên chúng tôi phải thực hiện vài cú lượn hình chữ S để tới đích mong muốn. Cú lượn đầu tiên của chúng tôi, nghiêng tàu từ trái qua phải, diễn ra trên khu vực Trung Mỹ, như những gì tôi quan sát được từ cửa sổ. Tôi cố nhìn ra bên ngoài để có cảm nhận về tốc độ bay, nhưng chẳng thấy gì ngoài vài ánh đèn đô thị hiện ra trong bóng tối.
Khi chúng tôi hạ dần xuống, đồng hồ tốc độ của Endeavour (cũng là máy đo áp lực khí) từ từ tăng lên, trong khi độ cao và chỉ số tốc độ âm thanh (Mach) của con tàu giảm xuống. Bởi chúng tôi vẫn đang bay với vận tốc siêu âm cho tới tận vài phút trước khi hạ cánh, người dân ở Florida phía dưới hẳn đã nghe thấy hai tiếng nổ âm lớn rất đặc trưng - đây chính là các sóng âm mà con tàu tạo ra khi nó va đập với những phân tử khí với tốc độ quá lớn.
Khi chúng tôi bắt đầu lượn vòng cuối cùng để dóng thẳng hàng với đường băng, Zambo (George Zamka - chỉ huy nhiệm vụ) cho tôi điều khiển Endeavour thêm vài phút. Là phi công thử nghiệm, đây cũng là một trong những điểm sáng đáng nhớ trong sự nghiệp của tôi.
Nếu nhìn từ góc độ của một máy bay thông thường, khả năng bay của tàu con thoi không được tốt cho lắm. Nó nghiêng trái hoặc phải khá ì ạch, nhưng lại rất nhạy khi chuyển hướng lên xuống. Nó cũng có một đặc điểm đặc trưng của bất kỳ máy bay cánh tam giác nào - nếu bạn kéo cần về sau để bay lên, đầu tiên nó sẽ bị mất độ cao một chút và chỉ khi đôi cánh đón luồng khí mạnh hơn nó mới tăng độ cao. Đây không phải là vấn đề khi con tàu ở độ cao lớn. Nhưng khi tàu ở độ cao chỉ còn cách đường băng vài chục mét, đặc điểm này sẽ tạo ra một cái bẫy nguy hiểm.
Các phi hành gia sẽ phải luyện tập rất nhiều để có thể hạ tàu con thoi an toàn, bởi việc kéo cần lại phía sau bất ngờ để lấy độ cao có thể dẫn tới hậu quả là con tàu chạm đất ngay lập tức. Công việc của tôi trong mấy phút lượn vòng chỉ là giữ cho con tàu thăng bằng và đi theo đúng đường bay mà máy tính dẫn đường đang chỉ cho thấy. Sau vài phút vinh quang ngắn ngủi đó, Zambo sẽ lấy lại quyền kiểm soát Endeavour trong quá trình tiếp cận đường băng lần cuối và hạ cánh.
Công việc tiếp theo của tôi khi Zambo đã cầm lái chỉ giống như một người cổ vũ - tôi đọc thông số độ cao và vận tốc khi tàu con thoi vẫn chúc xuống khoảng 20 độ hướng tới đường băng. Khi chúng tôi cách điểm chạm đường băng 600m, Zambo từ từ nâng mũi con tàu lên. Khi còn cách đường băng 100m, tôi sẽ hạ bánh đáp - nhiệm vụ quan trọng nhất của tôi trong suốt hành trình.
Tiếp đó Zambo cho con tàu hạ cánh, một cách hoàn hảo. Thi thoảng tôi vẫn nói với anh ấy rằng, đó là màn hạ cánh tàu con thoi tuyệt vời nhất tôi từng trải qua. Dĩ nhiên, đấy cũng là lần duy nhất tôi được hạ cánh trên một tàu con thoi.
Sau khi con tàu đáp bánh sau xuống đường băng, Zambo vẫn phải điều khiển thêm một lúc, để phần bánh mũi của tàu hạ xuống với tốc độ chính xác như mong muốn. Hạ cánh sai tốc độ có thể dẫn tới việc tàu chạm mạnh với đường băng và bị nứt thân.
Anh ấy giữ cho con tàu nặng gần 100 tấn chạy thẳng trên đường băng ở tốc độ gần 320km/h và tôi thì thả dù hãm tốc. Khi chúng tôi giảm tốc độ xuống còn 80km/h, tôi cắt dù và ngay sau đó Zambo nói qua thiết bị liên lạc: “Houston, Endeavour, bánh đáp đã ngừng lăn”. Chúng tôi đã có thể thở phào vì cuộc hạ cánh thành công tốt đẹp.
Những kỷ niệm dữ dội với tàu Soyuz
Về cơ bản, trải nghiệm từ việc hạ cánh bằng tàu con thoi diễn ra rất dễ chịu, êm ái. Nhưng hãy quay trở lại EI (nằm cách mặt đất 121.000m) và đổi phương tiện bay của chúng ta sang tàu Soyuz. Có thể tóm tắt trải nghiệm như thế này: Nếu trở lại Trái đất bằng tàu con thoi khá giống với đi máy bay, việc trở lại bằng tàu Soyuz giống như anh đang ngồi trong một quả bóng bowling khổng lồ vậy.
Sự khác biệt lớn đầu tiên xuất hiện ngay sau khi chúng tôi đi vào bầu khí quyển. Lần này cuộc hạ cánh diễn ra vào ban ngày. Các tàu vũ trụ dùng thiết kế module đáp như Soyuz, Apollo, Dragon của SpaceX và CST-100 của Boeing đều dùng góc nghiêng như máy bay để lượn vòng, dù không hiệu quả bằng. Trong khi tàu con thoi có tầm hoạt động lên tới hơn 1.600km sau khi đi vào khí quyển, một module đáp chỉ có thể di chuyển khoảng 80km về bên trái hoặc phải tính từ EI.
Khi chúng tôi phóng trên vùng trời của Châu Phi, tàu Soyuz nghiêng về bên phải. Lúc nhìn ra khỏi cửa kính nằm ở phái dưới chân, tôi thấy con tàu đang di chuyển cực nhanh. Ở độ cao lớn gần 400km trên quỹ đạo, bạn sẽ khó nhận ra mình đang tăng tốc. Nhưng lần này chúng tôi chỉ cách mặt đất có 80km và vẫn đang đi xuống với tốc độ lên tới vài km/giây.
Cảm giác ấn tượng tới nỗi tôi phải viết ngoáy vài dòng chữ mà tới giờ không luận ra được, cố ghi lại khung cảnh nhìn thấy được từ trong con tàu bé xíu đó và bộ quần áo phi hành gia rất vướng víu.
Quá trình EI của tàu Soyz khác biệt một chút so với tàu con thoi. Dù cũng nhìn thấy cùng một quầng khí cháy màu đỏ/cam/hồng qua cửa sổ, tàu Soyuz mang tới trải nghiệm dữ dội hơn. Đầu tiên, tàu Soyuz tách thành 3 phần sau một tiếng nổ lớn, chỉ vài phút trước khi EI. Ba phần gồm một module quỹ đạo rỗng, một module hạ cánh chứa chúng tôi bên trong và một module dịch vụ không người lái.
Sau khi tiếp xúc với bầu khí quyển, lá chắn nhiệt nằm ngoài tàu Soyuz sẽ từ từ cháy hết. Tôi chưa từng ở trong một con tàu vũ trụ đang bị cháy rã dần từng phần trong khi bay như thế, nhưng may mắn thay, việc này diễn ra bởi thiết kế của tàu là như vậy. Dù rất mong muốn quá trình cháy dừng lại, tôi thực tế chẳng có thể làm gì để đảo ngược nó.
Cùng với quá trình cháy là những âm thanh giống tiếng gõ và tiếng xé rách, cùng hình ảnh các mảnh lá chắn nhiệt bay vụt ngang cửa sổ. Sau đó là tới màn bung dù. Trước lúc hạ cánh, chúng tôi đã được một phi hành gia trong tổ bay, người từng hạ cánh bằng tàu Soyuz, cho biết trước về trải nghiệm: “Các anh sẽ tưởng mình sắp chết, nhưng đừng lo, chuyện đó không xảy ra đâu”. Nhờ thế, tôi đã rất phấn khích khi dù của module hạ cánh bung ra. Chúng tôi reo lên và hò hét trong vui sướng.
Tiếp đó, chúng tôi chờ đợi khi con tàu từ từ hạ xuống đất trong khoảng một ngàn mét còn lại. Nhưng ngay khi mọi thứ vừa có vẻ bắt đầu êm ái thì ghế ngồi của chúng tôi nảy bật lên khoảng 30cm. Việc này là để một thiết bị giảm chấn ở dưới ghế hoạt động và hấp thụ bớt lực tác động vào chúng tôi khi module chạm đất.
Mỗi thành viên trong phi hành đoàn có một ghế bay riêng, ôm sát lấy thân thể. Ghế của tôi được đúc 2 năm trước khi nhiệm vụ diễn ra, tại nhà máy Energia gần Mátxcơva (Nga). Trong quá trình đúc ghế, người ta cho tôi mặc một bộ đồ lót trùm hết toàn bộ da rồi dùng cẩu nhúng tôi xuống vật liệu đúc còn ướt. Khi vật liệu đã ổn định, họ sẽ nhấc tôi ra và chiếc ghế ra đời như thế.
Ở dưới Trái đất, tôi ngồi vừa chiếc ghế này, không gặp vấn đề gì. Nhưng sau 200 ngày ở trên ISS, tôi đã cao thêm vài cm và kết quả là đầu của tôi chạm vào đỉnh của chiếc ghế. Trước khi ghế được nâng lên, tôi đã không có nhiều khoảng trống trong khoang tàu. Chúng tôi đều phải mặc các bộ đồ phi hành gia rất vướng víu và bị lèn chặt trong một không gian chỉ bằng ghế phía trước của một chiếc xe hơi, với nhiều thiết bị nhỏ được gắn kín các khoảng trống còn lại.
Sau khi ghế ngồi được nâng lên, mặt tôi chỉ cách bảng điều khiển của tàu có vài cm. Cánh tay phải tôi bị ép dính vào vách module, đầu gối bị đẩy lên tới tận ngực và chân thì không thể duỗi ra bởi có một vách module chắn phía trước.
Người ta buộc tôi chặt vào ghế tới mức không thể cử động. Bàn tay phải của tôi nắm vào một cần điều khiển, nhưng nó chẳng điều chỉnh bất kỳ thứ gì. Nhiệm vụ của nó chỉ giúp phi hành gia có cảm giác họ đang điều khiển. Một danh sách kiểm tra nằm trên đùi tôi. Tôi tự nhủ: “Ok, mình không phải là kẻ sợ không gian hẹp, nhưng nếu trong đời có lý do nào đó gây sợ hãi thì hẳn là lúc này”. Tôi cũng đoán mình có hai lựa chọn: a) Hoảng sợ, nhưng do bị buộc chặt vào ghế nên không thể nhúc nhích và cũng chẳng thể thay đổi được gì; b) Không hoảng sợ, nhưng do bị buộc chặt vào ghế nên không thể nhúc nhích và cũng chẳng thể thay đổi được gì. Tôi đã chọn b.
Nhiều thứ xảy ra gần như đồng thời. Một tiếng nổ lớn vang lên, một chú chạm mạnh với lực dội thẳng từ ghế lên người, khiến thân tôi lắc ngang sang hai bên. Tàu Soyuz có trang bị các động cơ tên lửa ở dưới đáy để “hạ cánh mềm” và chúng được thiết kế chỉ khai hỏa vào giây cuối trước khi tàu hạ cánh. Nhưng tôi đoán có lẽ các động cơ này chỉ giúp con tàu va chạm với mặt đất đỡ mạnh hơn mà thôi, bởi va chạm mạnh đúng là cảm giác mà tôi đã nhận được khi tàu tiếp đất.
Tuy nhiên, thực tế thì sự kết hợp của ghế ngồi ôm lấy thân phi hành gia, động cơ tên lửa để hạ cánh mềm và thiết bị giảm chấn đã khiến cuộc hạ cánh diễn ra cực kỳ an toàn. Tôi chỉ có vài vết bầm nhỏ, nhưng quan trọng là vẫn sống sót trở về mặt đất.
Có thể nói, quá trình đi lên vũ trụ, việc tăng tốc từ 0 lên 28.000km/h trên một quả tên lửa khổng lồ rực cháy, trong những rung lắc dữ dội và âm thanh gào thét của nhiên liệu bị đốt cháy, trong hành trình dài 8 phút rưỡi lên quỹ đạo, là một trải nghiệm cực kỳ độc, không giống bất kỳ thứ gì bạn tìm thấy được trên Trái đất.
Nhưng hành trình trở lại Trái đất, với quá trình giảm tốc từ 28.000km/h xuống 0, còn tuyệt vời hơn nữa. Nhiều quốc gia đã phóng tên lửa thành công, nhưng chỉ vài nước mới thành công trong việc đưa người trở về từ không gian, và có lý do để việc đó xảy ra. Quá trình trở lại rất khó khăn. Đó là một trải nghiệm đáng kinh ngạc, nhưng cũng rất nguy hiểm. Một trải nghiệm giống như bạn sắp chết tới nơi, nhưng hãy tin tôi đi, chuyện rồi sẽ ổn thôi”.
