Tàu thám hiểm Perseverance đã khám phá sao Hỏa được 1 năm, thu thập những mẫu vật có thể tiết lộ liệu sự sống đã từng có trên sao Hỏa hay không. Những mẫu vật mà Perseverance thu thập được sẽ là những mẫu đầu tiên của một hành tinh khác được đưa trở lại Trái đất. Nếu mọi việc suôn sẻ, các mẫu vật sao Hỏa có thể quay trở lại Trái đất vào năm 2033.
Đưa một chiếc tàu thám hiểm đến sao Hỏa là một chuyện - nhưng việc đưa các mẫu của nó trở lại Trái đất hoàn toàn là một thách thức mới. Một nhiệm vụ trở về sẽ yêu cầu nhiều phần phức tạp phối hợp cùng nhau để vận chuyển mẫu vật quý giá trở về Trái đất.
Đầu tháng này, NASA cho biết nhà thầu quốc phòng Lockheed Martin sẽ chế tạo Phương tiện sao Hỏa (MAV) - tên lửa một ngày nào đó sẽ cất cánh từ bề mặt sao Hỏa để bắt đầu hành trình quay trở lại với các mẫu đất, đá và khí quyển của hành tinh này.
MAV là gì?
MAV sẽ là một tên lửa nhỏ được thiết kế để đi từ bề mặt sao Hỏa lên quỹ đạo của hành tinh đỏ. Theo Philip Franklin, kỹ sư trưởng của NASA phụ trách MAV, nó sẽ giống như bất kỳ tên lửa nào khác. Nó sẽ hoạt động bằng nhiên liệu đẩy rắn, giống như các tên lửa khác cất cánh từ Trái đất.
NASA đã đưa ra hầu hết các quyết định thiết kế quan trọng, như kích thước và hình dạng của tàu vũ trụ và cách nó sẽ được cung cấp năng lượng. NASA giống như kiến trúc sư của dự án MAV. Dave Murrow, trưởng nhóm phát triển kinh doanh thám hiểm không gian sâu của Lockheed Martin, cho biết các bản thiết kế về cơ bản đã hoàn thành. Giờ đây, Lockheed Martin sẽ tiếp nhận những gì NASA đã lên kế hoạch để chế tạo tên lửa, tinh chỉnh thiết kế khi cần thiết để đảm bảo mọi thứ hoạt động như dự định. Nhóm của ông sẽ tìm ra các chi tiết như mức độ mà vòi lái có thể di chuyển xung quanh để điều khiển tên lửa một cách hiệu quả.
Tất nhiên, tên lửa phải đến sao Hỏa trước khi nó có thể cất cánh từ đó. NASA sẽ phóng MAV bên trong một tàu vũ trụ lớn hơn, sẽ cất cánh từ Trái đất vào khoảng năm 2028. Vì nó được đưa lên sao Hỏa, nhóm nghiên cứu đang chú ý hơn đến việc giữ cho phương tiện này nhỏ và nhẹ. Angie Jackman, giám đốc dự án MAV của NASA, cho biết tên lửa sẽ cao khoảng 3m và chỉ nặng dưới nửa tấn.
Tên lửa sẽ có một khoang ở trên cùng để lấy mẫu, cũng như hai động cơ sẽ cung cấp năng lượng cho nó vào quỹ đạo. Hợp đồng với Lockheed Martin có thể lên tới 194 triệu USD.
Làm thế nào tên lửa đến được sao Hỏa - và quay trở lại?
MAV sẽ được phóng lên bên trong một tàu vũ trụ lớn hơn từ Trái đất và được đưa lên bề mặt sao Hỏa bởi tàu đổ bộ lấy mẫu của NASA.
Sau khi tàu đổ bộ điều hướng đến một vị trí trong hoặc gần miệng núi lửa Jezero, tàu đổ bộ và tên lửa sẽ ở lại trên sao Hỏa cho đến khi mang mẫu trở lại. MAV sẽ được chứa trong một lớp vỏ bảo vệ, mà đôi khi các kỹ sư gọi là lều tuyết. Lều tuyết giúp giữ ấm thiết bị trong điều kiện khắc nghiệt của sao Hỏa - mặc dù nhiệm vụ được tiến hành vào mùa xuân trên sao Hỏa, thời điểm tương đối dễ chịu, nhiệt độ có thể sẽ giảm xuống dưới -67 độ C.
Hiện tại, tàu Perseverance đã thu thập các mẫu lớp đất mặt trên sao Hỏa (regolith), cũng như các lọ khí quyển. Cho đến nay, nó đã thu thập được bảy mẫu, nhưng khi nhiệm vụ hoàn thành, sẽ có khoảng 30 mẫu được thiết lập để quay trở lại Trái đất, mỗi mẫu được đựng trong một hộp giống ống nghiệm nhỏ, dài khoảng 20cm và rộng 1.3cm. Sau khi tất cả các mẫu đã được thu thập, chúng sẽ được đưa đến vị trí MAV trên tàu đổ bộ của nó. Sau đó, một cánh tay robot sẽ đưa các mẫu vào đầu MAV tới một ngăn đặc biệt có kích thước bằng một quả bóng rổ.
Tên lửa sẽ nằm ngang trên tàu đổ bộ trong thời gian lưu lại trên sao Hỏa. Để đưa tên lửa lên không trung, tàu đổ bộ sẽ nâng nó lên - về cơ bản, ném nó lên không trung. Bởi vì phía trước sẽ được ném mạnh hơn một chút so với phía sau, tên lửa sẽ xoay tròn hướng theo một góc lên bầu trời sao Hỏa. Sau đó, ở giữa không trung, nhiên liệu rắn sẽ bốc cháy và tên lửa sẽ cất cánh.
Quá trình này nghe có vẻ phức tạp, nhưng tất cả các quy trình triển khai đều được hiệu chỉnh cẩn thận cho phù hợp với lực hấp dẫn của sao Hỏa - và một quy trình tương tự được sử dụng cho nhiều vụ phóng tên lửa ngày nay.
Tên lửa hai tầng sau đó sẽ đưa mẫu vật vào quỹ đạo của sao Hỏa. Tầng hai của tên lửa sẽ sử dụng cái được gọi là ổn định quay để giữ cho tên lửa bay thẳng trên hành trình của nó. Cuối cùng, hai tầng của tên lửa sẽ tách khỏi nhau cho đến khi chỉ có khoang mẫu và lớp vỏ bảo vệ của nó là tất cả những gì còn lại trôi nổi trên quỹ đạo. Phần nhỏ đó sau đó sẽ được tàu của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu lấy và đưa trở lại Trái đất.
Khi nào tất cả những điều này diễn ra?
NASA và Lockheed sẽ xây dựng và đánh giá MAV trong vài năm tới. Các thử nghiệm về môi trường sẽ bắt đầu vào khoảng năm 2026, khi các bộ phận sẽ được thử nghiệm ở nhiệt độ thấp và trong các buồng chân không để mô phỏng bầu khí quyển của sao Hỏa. Tàu thu thập mẫu sẽ phóng từ Trái đất với MAV bên trong nó vào năm 2028. Nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, các mẫu vật của sao Hỏa sẽ quay trở lại Trái đất vào khoảng năm 2033.
MAV, giống như tất cả các công nghệ khác nằm trong sứ mệnh, bản thân nó đã là một kỳ tích, nhưng các kỹ sư từ NASA và Lockheed đặc biệt hào hứng với điều mà tên lửa hy vọng sẽ cho phép các nhà khoa học thực hiện: Xem xét kỹ lưỡng các mẫu vật của hành tinh khác. Franklin của NASA nói: “Tôi thực sự vui mừng khi nghĩ rằng đó là mục tiêu cuối cùng, để thực sự có thể mang các mẫu của một hành tinh khác trở lại Trái đất”.
Jackman, giám đốc dự án của NASA, cho hay: “Chúng tôi phải chế tạo một tên lửa tuyệt vời nhất từ trước đến nay, nhưng đó thực sự là về khoa học”.
