Fun fact: Tỷ phú Nhật Bản Yusaku Maezawa tìm kiếm ngẫu nhiên 8 người để cùng thực hiện chuyến bay vòng quanh Mặt Trăng trên con tàu Starship của SpaceX trong dự án mang tên "dearMoon" dự kiến vào năm 2023. Góc thử vận may của bạn (trong việc tuyển chọn và quay về an toàn) tại đây: https://dearmoon.earth/

Muốn bay vào vũ trụ cùng tỷ phú không nào? (Source: https://odishatv.in/technology/japanese-billionaire-yusaku-maezawa-seeks-8-people-for-free-moon-ride-522896)

Bạn có muốn biết đâu là nơi có nhiều cái gọi là "thành tựu đầu tiên" nhất trên Trái Đất vào thời hiện đại này không? SpaceX – công ty tư nhân lĩnh vực hàng không vũ trụ và vận chuyển liên không gian thành lập bởi siêu tỷ phú Elon Musk – trong suốt khoảng thời gian hoạt động của mình từ năm 2002 cho tới nay đã trải qua vô số lần thất bại nhưng cũng vô số lần được "hái quả ngọt": lần đầu tiên phóng tên lửa tư nhân vào quỹ đạo, lần đầu tiên phóng tàu vũ trụ tư nhân tới trạm ISS, lần đầu tiên hạ cánh động cơ tên lửa tầng một xuống mặt đất và cả bãi đỗ trên biển để tái sử dụng, lần đầu tiên phóng tàu tư nhân chở người vào không gian và ISS, lần đầu tiên… Giờ thì bạn đã hiểu độ khủng của công ty này rồi đấy, bảng thành tích "lần đầu tiên" này sẽ cứ thế dài hơn nữa, và gần đây họ lại ghi thêm một thành tựu đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử khai phá vũ trụ của loài người: thử nghiệm thành công tàu Starship SN 10.

Giấc mơ nền văn minh liên hành tinh của SpaceX (hay Elon Musk)

Triết lý hoạt động của SpaceX ngay từ khi vừa mới thành lập bởi Elon Musk chính là giúp nhân loại xây dựng một nền văn minh liên hành tinh, xuất phát từ mối đe dọa thực tế luôn hiện hữu đổ ập xuống loài người trên Trái Đất – ví như một viên thiên thạch "ghé thăm" Trái Đất và tiện tay quét sạch cả Thế Giới. Giống như một quy tắc quan trọng của đầu tư: không bao giờ bỏ những quả trứng vào cùng một giỏ, chiếm lĩnh và sinh sống ở các hành tinh khác sẽ giúp duy trì sự sinh tồn của nhân loại, trong trường hợp một hành tinh nào đó gặp chuyện bất lợi.

Musk thường bày tỏ giấc mơ xây dựng những thành phố trên Sao Hoả. Ông tin rằng để kiến tạo nền móng ở nơi đó, cần rất nhiều người di cư tới Sao Hoả để tiến hành việc "tự cung tự cấp" như trên Trái Đất. Và bước đầu tiên cần chính là phương tiện chuyên chở phù hợp. Starship được nghiên cứu phát triển để có thể một lần chở 100 người tới Hành Tinh Đỏ. Đặc biệt nó được thiết kế để có thể hoàn toàn tái sử dụng, tức không nổ tan tành từng mảnh như những loại tên lửa hay tàu vũ trụ khác. Chúng sẽ được tân trang và bay trở lại, từ đó giảm được cực kỳ nhiều chi phí.

Cùng kiến thiết một thành phố trong tương lai trên Hỏa Tinh nào! (Source: [1])

Starship: Tổng quan

Thực ra Starship có hai phần: phần hệ thống tên lửa gọi là "Super Heavy", còn phần tàu vũ trụ có tên "Starship". Một khi hai bộ phận trên gắn lại với nhau, chúng sẽ cao tới 120m và được gọi chung luôn là "Starship".

Đồ họa so sánh kích thước Starship cùng các tên lửa nổi tiếng khác từng được sử dụng (Source: [1])

Phần Tàu vũ trụ

Cao 50m, khi gắn với tên lửa thì được xem như "khoang trên", có một gian to nơi chứa hàng hoá hoặc con người cần chở tới đích đến. Phần giữa của tàu là khoang chứa nhiên lựu phóng. Chúng bao gồm hỗn hợp lỏng của Metan (CH4) và Oxy (O2), cung cấp cho sáu động cơ Raptor tại phần rìa của con tàu.

Trong phần hỗn hợp nhiên liệu này, Metan đóng vai trò nhiên liệu chất đốt trong khi Oxi là chất oxi hoá – tức giúp nhiên liệu có thể bị đốt cháy. Hỗn hợp này được gọi là methalox. Loại nhiên liệu trên không phải là sự lựa chọn thường thấy trong các loại động cơ tên lửa khác, nhưng Metan lại tạo được nhiều lực đẩy hơn cả. Hơn hết, nó cũng rất thích hợp cho sứ mệnh liên quan tới Sao Hoả. SpaceX cho biết Metan có thể tổng hợp từ lớp nước bề mặt và khí CO2 trong bầu khí quyển ở Hỏa Tinh trong một quá trình gọi là Phản ứng Sabatier. Như vậy có thể tận dụng chính tài nguyên trên ngoại hành tinh để làm nhiên liệu, khiến chuyến đi vừa khả thi vừa hiệu quả về chi phí. SpaceX cũng dành một thập kỷ để phát triển động cơ Raptor hiệu năng cao – sự đốt cháy diễn ra trong các khoang và kiểu thiết kế giúp cắt giảm sự lãng phí nhiên liệu đẩy.

Phần tên lửa

Cao 70m, đóng vai trò là lực đẩy chính giúp Starship thoát khỏi giếng giam hãm trọng lực của Trái Đất, được cung cấp 3400 tấn methalox làm lạnh. Tên lửa được cung cấp sức mạnh bởi khoảng 28 động cơ Raptor, tối đa tới 72 Meganewtons – tức cao hơn rất nhiều lực đẩy của tên lửa Saturn V (trong sứ mệnh Apollo từng đưa người lên Mặt Trăng) hay gấp 40 lần lực đẩy của tàu con thoi từng được NASA sử dụng. Với sức mạnh như thế, Starship dư sức chở ít nhất 100 – 150 tấn hàng hoá, hay hơn 100 con người, tuỳ quãng đường cần di chuyển.

Phóng tàu và đổ đầy lại nhiên liệu

Khi cất cánh từ bãi phóng, hệ thống Starship sẽ điều chỉnh góc liệng hướng tới quỹ đạo bay mong muốn. Sau đó phần tàu vũ trụ Starship sẽ tách khỏi tên lửa, Super Heavy sẽ rơi xuống trở lại Trái Đất và được điều khiển đáp trở lại an toàn cho mục đích tái sử dụng. Trong khi đó, phần tàu vũ trụ Starship được điều khiển vào một quỹ đạo đặc biệt gọi là "quỹ đạo đáp" để có thể tái cung cấp đầy nhiên liệu.

Starship sau khi tách rời khỏi phần tên lửa Super Heavy (Source: [1])

Nếu như chỉ cần chở 150 tấn hàng hoá tới quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất, việc đổ nhiên liệu này không cần thực hiện, nhưng sẽ không thể đi đâu xa hơn nữa vào không gian. Khi được một tàu Starship khác chứa sẵn nhiên liệu, kết nối với con tàu đang "đói bụng" và đổ đầy nhiên liệu, 150 tấn hàng hóa đó có thể đi xa tới tận Sao Hỏa.

Tàu Starship có thể dùng cho việc gì?

Thực ra SpaceX thậm chí dự tính ngừng phát triển tên lửa Falcon 9, Falcon Heavy và tàu Dragon để một mình tàu Starship "gánh" mọi nhiệm vụ. Hai mục tiêu hiện tại và tương lai gần mà loài người cần chinh phục trong khai phá vũ trụ là thiết lập sự hiện diện tuyệt đối của con người lần lượt trên Mặt Trăng và Sao Hoả. Với chuyến đi tới Hỏa Tinh, Starship có thể thiết kế 40 cabin và các phòng tiện nghi khác, giúp chuyên chở 100 – 150 người mỗi đợt. Starship cũng có thể đóng góp trong sứ mệnh Artemis sắp tới của NASA (nhiệm vụ đưa người trở lại Mặt Trăng). Phiên bản chỉnh sửa của Starship trong chuyến bay Artemis không quay về Trái Đất mà được giữ lại trên quỹ đạo không gian, sử dụng cho nhiều chuyến qua lại giữa quỹ đạo Mặt Trăng và bề mặt Mặt Trăng.

Phiên bản khác của Starship có thể thiết kế theo kiểu chuyên chở hàng hoá và được thiết kế đóng mở như miệng của một con cá sấu. Điều này cực hữu dụng trong việc chở các vệ tinh lên quỹ đạo Trái Đất. Khối lượng chuyên chở ấn tượng mở ra cơ hội cho nhiều loại máy móc sứ mệnh khoa học được thực hiện, kể cả những chiếc kính thiên văn to hơn cả Hubble, James Webb.

Phần tàu vũ trụ Starship hạ cánh thế nào?

Starship hạ cánh kiểu "belly flops" trước khi dùng động cơ lật tàu lại theo phương thẳng đứng (Source: [1])

Ta thường thấy để đưa các tàu vũ trụ đáp xuống lại Trái Đất, các kỹ sư dựa vào dù để giảm tốc độ rơi, hay thiết kế tàu sao cho hạ cánh được như máy bay (giống Space Shuttles). Nhưng Starship tiếp cận theo hướng khác. Khi chuẩn bị hạ cánh, con tàu trở lại bầu khí quyển theo một góc 60° và "rớt" thẳng xuống đất theo phương ngang.

Đúng! Nó-thật-sự-rớt-xuống-đất-thật. Nhưng kiểu hạ cánh này lại có thể dựa vào chính kích thước của mình và bầu khí quyển để làm lực cản, cực kỳ hiệu quả và hiển nhiên. Dù vậy nhược điểm lớn của cách này là khó kiểm soát vì con tàu lúc này đang rất không ổn định. Do đó, các kỹ sư sử dụng bốn cánh thép gắn ở phần rìa và trước con tàu để điều khiển lúc nó đang "rớt". Bạn cứ tượng tưởng giống như người nhảy dù sử dụng tay và chân để điều khiển cơ thể lúc rơi tự do vậy. Và cuối cùng khi Starship gần tới mặt đất, tốc độ đã giảm đi rất nhiều, lúc này một động cơ tạo lực đẩy được khởi động để đưa con tàu trở lại phương thẳng đứng, kết thúc chuyến đi an toàn.

Vậy thực tế kế hoạch đã tới đâu?

Trong vài năm qua, SpaceX đã thử nghiệm nhiều lần phần trên – tức phần tàu vũ trụ Starship tại cơ sở Boca Chica, bang Texas. 

Phiên bản thử nghiệm đầu tiên chóp nón và cánh nâng – mang số hiệu Starship SN 8 – đã bay tới độ cao 12.5 km vào tháng 12/2020. Nó đã thực hiện kiểu hạ cánh "rơi" giúp SpaceX thu thập những dữ liệu quý giá về giai đoạn cuối của chuyến đi. Tuy nhiên SN8 đã tiếp cận bãi đáp hơi quá đà và "bùm". SN9 – thử nghiệm vào tháng 1/2021 – cũng gặp thảm cảnh tương tự.

Và buổi thử nghiệm SN 10 được tiến hành.

Mẫu thử nghiệm Starship SN10

Mẫu thử nghiệm mới nhất của SpaceX trong dự án Starship đã bùng nổ trong chiến thắng rực rỡ.

"Khối thép không gỉ khổng lồ SN10" này được phóng từ cơ sở của SpaceX ở Nam Texas lúc 6h15 p.m (giờ miền đông Bắc Mỹ EST) ngày 3/3, lên tới độ cao 10km và trở lại Trái Đất với cú hạ cánh mềm mại sau 6 phút 20 giây. "Quá tam ba bận, như người ta thường nói" – Kỹ sư John Insprucker của SpaceX nói trong buổi phát sóng buổi thử nghiệm trực tiếp – "Chúng ta đã có được cú hạ cánh thành công và nhẹ nhàng xuống bãi đáp, kết thúc buổi thử nghiệm tuyệt đẹp của Starship 10".

Đáng tiếc mọi chuyện không dừng lại ở đó. Ngọn lửa đã xuất hiện gần phần đế của SN10 ngay khi hạ cánh, báo hiệu điều phải tới: con tàu phát nổ vào lúc 6h30 p.m EST, nảy lên cao và đổ sập trong quả cầu lửa (nên gọi là SN10 cất/hạ cánh được tới hai lần thành công cũng không sai!).

R.I.P Starship SN10! (Source: [2])

Mọi chuyện tiến hành hơi trễ so với kế hoạch của SpaceX. SN10 được lên lịch phóng vào lúc 3h14 p.m EST cùng ngày, nhưng tạm hoãn ngay sau khi đánh lửa động cơ do "vài thận trọng liên quan tới giới hạn lực đẩy cao". SpaceX tăng giới hạn lên nhanh chóng và tiếp tục kế hoạch sau 3 giờ.

Chúng ta sẽ được chứng kiến nhiều hơn nữa những chuyến bay thử nghiệm trong các tuần và tháng tiếp theo. SpaceX đang xây dựng các phiên bản kế nghiệm SN10. Musk cho biết công ty đặt mục tiêu có bản thử nghiệm trong quỹ đạo vào năm nay, và hy vọng cao vào hệ thống hoàn thiện cuối cùng để chuyên chở người thường xuyên vào năm 2023.

Kết

Dù SN10 đã vĩnh viễn "ra đi" nhưng đã cho SpaceX một cột mốc triển vọng và khả quan hơn bao giờ hết. Ta thấy rằng với SpaceX nói riêng và nhân loại nói chung, dường như không có giới hạn nào trên con đường phát triển công nghệ, ta có thể yên tâm rằng mọi vấn đề "có thể được giải quyết" – từ vi mô tới vĩ mô – không phải là câu hỏi "có thể làm được không?" mà là "bao lâu có thể làm được?" và quan trọng hơn hết là "có thật sự muốn làm không?"

Trong quá trình thử nghiệm này, ta thấy rằng cần phải đi từng bước một và có kế hoạch phát triển cụ thể. Thực tế trước các mẫu SN, SpaceX đã thử nghiệm phiên bản "Starhopper" chỉ đơn giản là bay cao tới 150m, rồi tăng dần độ phức tạp của các mẫu SN. Nhờ thế họ có thể nắm rõ kết quả của từng bước, tìm kiếm sai sót và phát huy điểm đạt được để tiến tới các nấc thang cao hơn. Đặc biệt SN10 đã hạ cánh thành công nhưng đã phát nổ, rõ ràng cần phải tính mọi trường hợp có thể xảy ra trong bản kế hoạch và lên phương án ứng phó để đề phòng những rủi ro tiềm năng, vì những sai lầm của loài người đa số lại tới từ sự thiếu chuẩn bị và chủ quan.

Việc loại bỏ dần các mẫu tàu trước đây của SpaceX dù chưa chắc tính hiệu quả trong tương lai, nhưng nếu như Starship có thể hoàn thiện và thừa kế mọi tính năng, đặc điểm của chúng thì việc tập trung vào một mẫu Starship có thể là bước đi đúng đắn của SpaceX, khi ta phải biết chọn lọc những gì quan trọng thật sự để hoàn thiện nó và bỏ đi những cái thừa thãi tránh rườm rà, rắc rối khi gánh quá nhiều kế hoạch, công việc.

Và tại sao lại có khoảng cách dường như khá xa giữa công nghệ của NASA và SpaceX. Thực tế NASA là một tổ chức của chính phủ, mọi khoản đầu tư, rót vốn, kế hoạch đều phải thông qua nhiều bước phức tạp nên không tránh khỏi sự chậm trễ so với một công ty, tập đoàn năng động, giàu có, hành động nhanh trong nhiều khía cạnh. Tất nhiên giữa tư nhân và phụ thuộc chính phủ đều có ưu nhược điểm riêng, nhưng NASA và SpaceX đã cùng kết hợp lại với nhau nhiều lần, dùng kinh nghiệm và tài nguyên mà mỗi bên có để đạt được thành công trong nhiều sứ mệnh trước đây và cả trong tương lai.

P/S: Nhân tiện, nếu bạn thắc mắc SN10 là gì thì nó là viết tắt của "Serial No.10"!

-DreamyWanderer- 

 

 

Dịch và tổng hợp

 

[1]	P. Rincon, "What is Elon Musk's Starship? - BBC News," BBC News, 4 March 2021. [Online]. Available: https://www.bbc.com/news/science-environment-55564448. [Accessed 6 March 2021].
[2]	M. Wall, "SpaceX's SN10 Starship prototype lands after epic test launch — but then explodes," Space.com, 4 March 2021. [Online]. Available: https://www.space.com/spacex-starship-sn10-test-launch-landing-explosion. [Accessed 6 March 2021].