Tại sao lên Mặt trăng ngày nay "khó" hơn 50 năm trước?

Thách thức trong việc chế tạo tàu, quá trình hạ cánh và sự thiếu kinh nghiệm của các công ty tư nhân khiến nhiều tàu đổ bộ Mặt trăng gần đây thất bại.

13h18 ngày 8/1 (giờ Hà Nội), tên lửa Vulcan Centaur phóng lên không gian từ bang Florida, Mỹ, mang theo tàu đổ bộ Mặt trăng Peregrine. Công ty Mỹ Astrobotic Technology phát triển tàu đổ bộ Peregrine theo hợp đồng với NASA. Do đó, vụ phóng mang theo niềm hy vọng về tàu đổ bộ Mỹ đầu tiên trở lại bề mặt Mặt trăng sau hơn nửa thế kỷ.

Tuy nhiên, không lâu sau khi phóng, Astrobotic Technology phát hiện Peregrine rò rỉ nhiên liệu đẩy. Việc thiếu nhiên liệu khiến khả năng con tàu hạ cánh nhẹ nhàng xuống Mặt trăng nhanh chóng giảm xuống bằng 0.

Tên lửa Vulcan Centaur mang theo tàu đổ bộ Mặt trăng Peregrine bay lên từ bệ phóng. (Ảnh: William Harwood/CBS News).

Peregrine không phải là thất bại duy nhất trong thời gian gần đây. Tàu Luna 25 của Nga đã gặp trục trặc và đâm xuống Mặt trăng năm 2023, gần 60 năm sau khi tàu Luna 9 của Liên Xô thực hiện cú hạ cánh nhẹ nhàng đầu tiên. Tính đến nay, tàu đổ bộ Mặt trăng do các công ty tư nhân chế tạo có tỷ lệ thất bại 100%. Ngoài Peregrine, tàu đổ bộ Beresheet của Israel cũng rơi vào năm 2019, trong khi tàu đổ bộ của công ty Nhật Bản ispace rơi vào năm ngoái.

Những thách thức với tàu đổ bộ Mặt trăng

Một trong những thách thức cơ bản là trọng lượng, theo Jan Worner, cựu giám đốc tại Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). "Bạn luôn cận kề với thất bại vì tàu vũ trụ phải đủ nhẹ, nếu không sẽ không bay được", ông nói.

Thêm vào đó, đa số tàu vũ trụ đều là nguyên mẫu. Ngoài những trường hợp hiếm hoi, tàu vũ trụ thường là những cỗ máy chuyên biệt. Chúng không được sản xuất hàng loạt với cùng các hệ thống và thiết kế đã được thử nghiệm, kiểm tra. Hơn nữa, một khi bay vào không gian, chúng phải tự hoạt động. "Nếu gặp vấn đề với chiếc ôtô của mình, bạn có thể đem nó đi sửa, nhưng trong không gian thì không có cơ hội như vậy", Worner nói.

Bản thân Mặt trăng cũng đặt ra nhiều thách thức cho các tàu vũ trụ. Thiên thể này có lực hấp dẫn - mạnh bằng 1/6 Trái đất - nhưng không có khí quyển. Không giống sao Hỏa, nơi tàu vũ trụ có thể bay đến điểm hạ cánh và giảm tốc bằng dù, việc hạ cánh xuống Mặt trăng phụ thuộc hoàn toàn vào động cơ. Nếu chỉ có một động cơ duy nhất, giống như đa số tàu thăm dò nhỏ, thì nó phải chỉnh hướng được vì không có cách nào khác để kiểm soát quá trình hạ độ cao. Động cơ cũng phải có van tiết lưu, cho phép điều chỉnh lực đẩy.

Tại sao ngày nay việc đổ bộ Mặt trăng vẫn rất khó?

Phi hành gia Buzz Aldrin đứng cùng lá cờ Mỹ trên Mặt trăng trong nhiệm vụ Apollo 11 vào tháng 7/1969. (Ảnh: NASA)

Các tàu vũ trụ đã hạ cánh thành công xuống Mặt trăng từ những năm 1960. Vì vậy, có lẽ khá khó hiểu khi qua hàng chục năm, Mặt trăng vẫn là một điểm đến đầy thách thức.

Hồ sơ về các nhiệm vụ Mặt trăng cung cấp một lý do: Không lâu sau chương trình Apollo, tàu đổ bộ Mặt trăng không còn được ưa chuộng. Khi tàu vũ trụ Hằng Nga 3 của Trung Quốc đáp xuống vào năm 2013, nó đã đánh dấu lần hạ cánh thuận lợi đầu tiên xuống thiên thể này kể từ tàu Luna 24 của Liên Xô năm 1976.

"Đã nhiều thập kỷ người ta không phát triển tàu đổ bộ. Công nghệ này không phổ biến đến mức bạn có thể dễ dàng học hỏi từ người khác", Nico Dettmann, trưởng nhóm thám hiểm Mặt trăng của ESA, cho biết.

Việc thử nghiệm rất quan trọng. Nhưng trong khi tên lửa có thể được giữ cố định và thử nghiệm từng bước, các lựa chọn với tàu vũ trụ lại hạn chế hơn. Quá trình thử nghiệm có thể kiểm tra xem điện, lực đẩy, hoạt động điều hướng, liên lạc và các thiết bị có hoạt động không. Tàu vũ trụ cũng có thể trải qua bài kiểm tra rung lắc để đảm bảo chúng chịu được chấn động mạnh khi phóng. Tuy nhiên, không có cách nào hiệu quả để mô phỏng việc hạ cánh xuống Mặt trăng.

Trong cuộc chạy đua không gian nhiều thập kỷ trước, NASA đã chi tới 25 tỷ USD cho chương trình Apollo nhưng vẫn thất bại nhiều lần trước khi có thể lên tới Mặt trăng. Cơ quan này hiện có khoảng 70 năm kiến thức và văn hóa hướng tới việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm tàu vũ trụ.

Tuy nhiên, theo chương trình mới mang tên Dịch vụ tải trọng Mặt trăng thương mại (CLPS), NASA đang tìm cách cắt giảm chi phí và kích thích ngành công nghiệp vũ trụ Mỹ bằng cách trả tiền cho các công ty tư nhân, ví dụ như Astrobotic Technology và Intuitive Machines, để đưa các thiết bị của mình lên Mặt trăng.

Sự đánh đổi này mang đến nguy cơ thất bại lớn hơn, vì vậy sẽ có nhiều tàu rơi hơn. "Các công ty này đều khá mới. Một cách tương đối, họ cũng đang thực hiện những nhiệm vụ này với ngân sách nhỏ", tiến sĩ Joshua Rasera tại Đại học Hoàng gia London nhận định.

Nhưng theo Rasera, chiến lược này sẽ mang lại kết quả vì các công ty sẽ học hỏi từ những thất bại. "Cuối cùng, chi phí vẫn rẻ hơn nếu tính theo tổng số nhiệm vụ, kể cả khi một số nhiệm vụ đầu tiên có thể thất bại", ông nói.

• Tàu đổ bộ Mặt trăng tư nhân của Mỹ bị rò rỉ nhiên liệu
• Tàu đổ bộ Mặt trăng Peregrine của Mỹ gặp sự cố
• ADN 3 cố tổng thống Mỹ và tro cốt 200 người nổi tiếng không đến được Mặt trăng