Tham vọng tạo ra nước trên sao Hỏa của NASA
Một công cụ mới từ cơ quan vũ trụ có thể tạo ra khí đốt và cả nước, hoàn thành bước kế tiếp trong hành trình chinh phục sao Hỏa. Bài viết của tác giả Max G. Levy, một nhà báo khoa học tự do sống tại Los Angeles (California) sẽ giúp hé lộ một tham vọng mới của NASA.
4 câu hỏi mở về sao Hỏa
NASA đã khởi động xe tự hành Perseverance trong chặng bay 1 chiều đến bề mặt hành tinh Đỏ. Nằm trong số nhiều dụng cụ đi kèm chuyến bay, cỗ xe này mang theo một dụng cụ thử nghiệm mà có thể giúp cho các phi hành gia vũ trụ trong tương lai thực hiện các chuyến bay khứ hồi lên sao Hỏa.
Theo đó, Thử nghiệm sử dụng tài nguyên nước trong ô xy sao Hỏa (viết tắt MOXIE) là một dụng cụ kích thước nhỏ bằng cỡ cục pin xe hơi. Nó được thiết kế nhằm minh họa cho loại công nghệ có thể chuyển đổi carbon dioxide thành ô xy trong một quá trình được gọi là điện phân. Lớp khí quyển mỏng manh của Hỏa tinh chiếm 95% carbon dioxide, và việc gửi bất kỳ thứ gì bay ngược lại vũ trụ đòi hỏi phải dùng nhiên liệu, mà đốt cháy nhiên liệu lại phải cần ô xy.
Bức họa mô phỏng cảnh xe tự hành Perseverance hoạt động trên sao Hỏa.
NASA có thể chở ô xy lỏng lên sao Hỏa, nhưng dung tích cần mang theo mới là vấn đề gây tranh cãi. Và MOXIE có thể là một giải pháp hiệu quả. Nếu thành công, một phiên bản công nghệ tạo khí ô xy quy mô lớn của MOXIE có thể được sử dụng để phóng tên lửa.
Ông Michael Hecht, phó giáo sư phụ trách MOXIE tại MIT, cho hay rằng kể từ thập niên 1990, những cuộc thảo luận về thám hiểm sao Hỏa luôn quay lại một danh sách gồm 4 câu hỏi mở. Hai vòng quay xung quanh chứng minh sao Hỏa đủ an toàn cho các sứ mạng con người, và lớp khí quyển trần trụi của hành tinh Đỏ đe dọa bất kỳ thứ gì trên bề mặt nó với các cơn bão bụi và bức xạ.
Sứ mạng tàu vũ trụ Mars Odyssey 2001 đã đo bức xạ trên và khắp hành tinh Đỏ kịp thời thông báo cách thức tạo khiên che chắn cho các phi hành gia. Sau năm 2007, tàu đổ bộ Phoenix đã lập hồ sơ thành phần hóa học và bụi của sao Hỏa, đồng thời phát hiện ra các chất dinh dưỡng có thể hỗ trợ cho cây cối trên trái đất. Một câu hỏi khác là làm thế nào để các cỗ xe lớn có thể hạ cánh trên bề mặt sao Hỏa.
Mối bận tâm đó đã được xử lý khi 4 cỗ xe tự hành của NASA đã hạ cánh an toàn trên hành tinh Đỏ từ giữa năm 1996 và năm 2011. Vẫn còn lúng túng là câu hỏi thứ 4: làm thế nào chúng ta có thể mang tất cả nguồn lực thiết yếu lên sao Hỏa? Theo PGS Michael Hecht thì nguồn lực lớn nhất đó là một chất đẩy cần thiết cho một chuyến bay hồi gia. PGS Hecht giải thích: “Thứ mà quý vị cần quan sát là một tên lửa từ trái đất phóng đi. Cần một cái bể ô xy khổng lồ để nhấc con tàu lên trên”.
Cỗ máy trị giá 2 tỷ USA của NASA
MOXIE chỉ là một công cụ trên cỗ xe tự hành Perseverance trị giá 2 tỷ USD; con tàu này cũng bao gồm máy bay trực thăng sao Hỏa, và cả SHERLOC (một dạng laser cực tím để quét mọi dấu hiệu sự sống trên hành tinh lạ). Dù MOXIE được mạ vàng nhưng kích thước của nó là khá khiêm tốn cho một sứ mạng mang tầm tham vọng. Lớp vỏ bọc thử nghiệm là một cái hộp hình lập phương, mỗi chiều dài 0,3m.
Ngay trong cái vỏ bọc gọn gàng này là 1 cái máy nén, 1 bộ lọc và một cái ngăn gốm thử nghiệm nơi sẽ diễn ra phản ứng điện phân. Mỗi nguyên tố phải được hoạt động chính xác. So với trái đất, bầu khí quyển trên sao Hỏa mỏng hơn 170 lần. Và dù không khí trên sao Hỏa rất giàu carbon dioxide, nhưng áp suất thấp cũng đồng nghĩa lượng không khí trôi vào lõi phản ứng của MOXIE sẽ không đủ để tạo ra ôxy.
Tuy vậy, cỗ máy nén của MOXIE lại hút carbon dioxide ở gần đó và biến nó làm “thức ăn” cho một đơn vị điện phân hao hao như áp suất trái đất. Tại đó sẽ có một chất xúc tác hoạt động ở nhiệt độ 800 độ C sẽ xé toạc nguyên tử ô xy từ mỗi CO2 bay đến. Mỗi cặp nguyên tử ôxy sẽ nhanh chóng sáp lại để tạo ra nhị nguyên tử ô xy ổn định, mà sẽ thoát ra với carbon monoxide.
Video đang HOT
Vì MOXIE chạy rất nóng nên giữ cho thiết bị an toàn và phần còn lại của các dụng cụ khác của Perservance lại đòi hỏi phải dùng công nghệ cách nhiệt cao. Sự phức tạp hơn nữa khi bản thân sao Hỏa là một hành tinh lạnh. Nó phải đấu tranh để giữ nhiệt ban ngày, vì vậy mà Perseverance phải chịu được nhiệt độ rất cao từ 15,5 độ C đến -130 độ C. Các kỹ sư của NASA đã sử dụng Aerogel (được phát triển từ một dự án khác) làm chất cách điện nhẹ và siêu bền.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các bản sửa lỗi chẳng hạn như tuần hoàn carbon dioxide nhằm ngăn nó làm suy giảm điểm phản ứng, mà theo PGS Hecht, đây là “vấn đề nhọc nhằn nhất”. NASA đã hoàn tất công việc phần cứng từ tháng 3 năm 2019. Kể từ khi tàu Perseverance không đổ bộ cho tới tận tháng 2 năm 2021, phần cứng của MOXIE sẽ nằm yên trong vòng 2 năm.
Bà Julie Kleinhenz, chuyên gia nguồn lực của NASA, người không tham gia vào việc phát triển ra MOXIE, nhưng cho rằng dụng cụ này sẽ đối mặt với những “nhân tố bí ẩn”.
Kỹ sư Asad Aboobaker cũng đồng tình khi cho biết: “Môi trường độc đáo của sao Hỏa có thể chứa đựng nhiều sự lạ thường chẳng hạn như tác động của bụi. Trên sao Hỏa, thành công sẽ là một thứ gì đó không phổ biến”.
MOXIE sẽ không lấp đầy các bể ô xy của nó mà thay vào đó các nhà khoa học sẽ theo dõi sự thành công bằng 3 phương pháp đo độc lập: cảm biến áp suất trong đường dẫn khí; phân tử huỳnh quang mờ dần khi vào môi trường ô xy; và dòng điện từ phản ứng. Perseverance cũng đem theo máy vi âm lên sao Hỏa – sứ mạng đầu tiên làm như thế. Các nhà khoa học lắng nghe âm thanh để hiểu tình trạng sức khỏe của máy nén.
MOXIE chỉ tạo ra đúng 6 gram ô xy/giờ bằng đúng nhịp thở của một con cún nhỏ. Nhân loại cần một ô xy lớn hơn thế để thở, và tên lửa cần lượng ô xy lớn gấp 200 lần để quay trở lại Trái đất. Đối với giới khoa học, 1 năm sao Hỏa là cái giá của sự thành công hay tương đương với 687 ngày trên trái đất và sẽ bật đèn xanh cho sứ mạng MOXIE vượt xa hơn nhịp thở của một con chó.
Cuộc chạy đua lên Sao Hỏa tăng tốc
Cuộc chạy đua lên Hành tinh Đỏ có vẻ như đang tăng tốc: chỉ trong khoảng thời gian từ giữa tháng 7 đến đầu tháng 8-2020, đã có 3 chuyến bay lên Sao Hỏa, tranh thủ lúc hành tinh này và Trái đất nằm cùng phía với Mặt trời, tức là nằm gần nhau nhất.
Nhân loại đã bắt đầu thám hiểm Sao Hỏa ngay từ thập niên 1960, nhưng cuộc chạy đua lên Hành tinh Đỏ có vẻ như đang tăng tốc: chỉ trong khoảng thời gian từ giữa tháng 7 đến đầu tháng 8-2020, đã có 3 chuyến bay lên Sao Hỏa, tranh thủ lúc hành tinh này và Trái đất nằm cùng phía với Mặt trời, tức là nằm gần nhau nhất.
Trong bối cảnh Mỹ và Trung Quốc đang căng thẳng với nhau từ Biển Đông, Hồng Kông, cho đến thương mại, gián điệp công nghiệp, một "mặt trận" khác lại vừa được mở ra trong tháng 7-2020 giữa hai cường quốc hàng đầu thế giới: Sao Hỏa
Chuyến bay đầu tiên lên Sao Hỏa của Trung Quốc
Ngày 23-7-2020, thêm một sự kiện đánh dấu lịch sử của ngành không gian Trung Quốc: Lần đầu tiên nước này phóng một phi thuyền không người lái và một robot lên Sao Hỏa. Phi thuyền mang tên Thiên Vấn-1 (Tianwen-1) sẽ bay khoảng 7 tháng, tức là sang năm 2021 mới đến hành tinh này.
Tham vọng của Trung Quốc rất lớn: lần đầu tiên tự mình thực hiện tất cả những gì mà Hoa Kỳ đã làm trong nhiều chuyến bay lên Sao Hỏa từ thập niên 1960 đến nay. Có nghĩa là đặt phi thuyền lên quỹ đạo của Hành tinh Đỏ, đáp xuống đây, rồi từ phi thuyền này một robot được điều khiển từ xa sẽ tiến hành các phân tích trên bề mặt Sao Hỏa.
Robot nặng hơn 200 kg, được gắn 4 tấm pin Mặt trời và 6 bánh xe, theo dự kiến sẽ hoạt động trong 3 tháng trên Hành tinh Đỏ, để phân tích bề mặt, bầu khí quyển, chụp ảnh, lập bản đồ của hành tinh này và tìm dấu vết của sự sống trước đây. Về việc này, Trung Quốc đã có nhiều kinh nghiệm, vì họ đã từng đưa hai robot lên Mặt trăng, Thỏ Ngọc-1 và Thỏ Ngọc-2, vào năm 2013 và năm 2019.
Theo nhà thiên văn học Jonathan McDowell tại Trung tâm Thiên văn học Harvard-Smithsonian, với hai robot Thỏ Ngọc, coi như Trung Quốc đã tập dượt trước, vì bề mặt của Mặt trăng và Sao Hỏa rất giống nhau. Có điều Sao Hỏa nằm xa hơn Trái đất rất nhiều so với Mặt trăng, chuyến du hành càng dài thì nguy cơ hỏng hóc máy móc càng cao và việc liên lạc viễn thông với Trái đất sẽ chậm hơn nhiều.
Tên lửa đẩy Trường Chinh 5 mang theo Thiên Vấn-1 rời bệ phóng trên đảo Hải Nam vào trưa 23-7.
Thật ra, Trung Quốc đã từng muốn phóng một phi thuyền lên Sao Hỏa vào năm 2011 trong một chuyến bay chung với Nga, nhưng ý định này đã không thành. Tên lửa đẩy của Nga đã không thể bay đến quỹ đạo trung chuyển lên Sao Hỏa, toàn bộ các thiết bị đã rơi trở lại Trái đất và một phần bị phân rã trong bầu khí quyển. Sau thất bại đó, Bắc Kinh quyết định sẽ một mình thám hiểm Hành tinh Đỏ.
Trước mắt, như ghi nhận của Jonathan McDowell, nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard - Smithsonian, Hoa Kỳ, được AFP trích dẫn ngày 23-7-2020, đây rõ ràng là một sự kiện quan trọng đối với Trung Quốc, vì lần đầu tiên họ đi xa đến như thế trong Thái Dương Hệ.
Chen Lan, nhà phân tích của trang mạng GoTaikonauts.com chuyên về các chương trình không gian Trung Quốc, nhấn mạnh nếu chuyến bay Thiên Vấn-1 thành công, đây sẽ là lần đầu tiên một phi thuyền và một robot tự hành không phải là của Mỹ hoạt động trên Sao Hỏa.
Cuộc chạy đua lên Sao Hỏa giữa Trung Quốc và Hoa Kỳ khiến người ta liên tưởng đến cuộc chạy đua vào không gian giữa Mỹ và Liên Xô vào thời gian chiến tranh lạnh. Nhưng thực sự Bắc Kinh nhắm mục tiêu gì khi phóng phi thuyền lên Hành tinh Đỏ?
Theo Carter Palmer, chuyên gia về không gian của công ty Mỹ Forecast International, được hãng tin AFP trích dẫn, mục tiêu của Trung Quốc cũng giống như nhiều cường quốc không gian khác: Nâng cao hiểu biết của nhân loại về Sao Hỏa. Mặt khác, thám hiểm không gian còn là một niềm tự hào dân tộc. Qua việc nâng cao khả năng thám hiểm không gian, Bắc Kinh cũng gia tăng ảnh hưởng chính trị và vị thế trên trường quốc tế.
Trung Quốc đang đầu tư hàng tỷ đô la vào chương trình không gian của họ với hy vọng bắt kịp châu Âu, Nga và Hoa Kỳ. Thậm chí, họ còn dự trù lắp ráp một trạm không gian lớn từ đây đến năm 2022 và trong khoảng một chục năm nữa sẽ cố gắng đưa phi hành gia lên Mặt trăng.
Tìm bằng chứng sự sống trên Sao Hỏa
Mỹ là cường quốc không gian hàng đầu thế giới, vì thế Sao Hỏa vẫn là một mục tiêu dài hạn. Ngày 30-7-2020, NASA đã phóng lên Sao Hỏa xe tự hành tinh vi nhất của họ, một chiếc xe lớn có 6 bánh, mang tên Perseverance (Kiên trì), để cố tìm ra những bằng chứng là cách đây 3 tỷ rưỡi năm đã có đầy những vi khuẩn sống trong các con sông trên Hành tinh Đỏ, tức là ở đây đã từng có sự sống.
Chuyến du hành từ Trái đất đến Sao Hỏa của Perseverance sẽ kéo dài hơn 6 tháng và nếu đáp xuống mà không bị trục trặc gì, xe tự hành này sẽ ở lại đây trong suốt nhiều năm để thu thập và đóng gói nhiều mẫu đá mà sau này sẽ được một robot khác đem về Trái đất vào năm 2031.
Như vậy, Perseverance tiếp nối công việc của 4 xe tự hành, tất cả đều là của Mỹ, đã từng đáp xuống Sao Hỏa và đã giúp cho chúng ta hiểu được Hành tinh Đỏ trước đây không phải là một hành tinh khô cằn và lạnh giá như hiện nay, mà trên đây đã từng có nước, có các hợp chất hữu cơ và một bầu không khí thuận lợi cho sự sống. Chỉ có điều, theo các nhà khoa học, sự sống trên Sao Hỏa đã không có đủ thời gian phát triển thành những dạng phức tạp hơn trước khi hành tinh này trở nên khô cằn.
Trong số 4 xe tự hành mà Mỹ đã phóng lên Sao Hỏa (Pathfinder, Spirit, Opportunity và Curiosity), hiện Curiosity vẫn còn hoạt động. Mặc dù đang có dịch COVID-19 nhưng NASA đã vẫn cố giữ nguyên lịch trình phóng Perseverance lên Sao Hỏa, một chuyến bay tốn kém đến 2,7 tỷ USD. Cứ khoảng 26 tháng, Trái đất và Sao Hỏa lại nằm cùng một phía với Mặt trời, khoảng thời gian lý tưởng để thực hiện chuyến bay lên Hành tinh Đỏ, một cơ hội không thể bỏ lỡ.
Nặng gần 1 tấn, Perseverance được gắn 19 camera, hai micro và một cánh tay robot dài 2 mét, mang theo những công cụ như máy chiếu tia laser và tia X. Trên xe tự hành này còn có một trực thăng tí hon nặng 1,8 kg, mang tên Ingenuity. Nếu thành công, Ingenuity sẽ là trực thăng đầu tiên bay trên một hành tinh khác. Theo dự kiến, Perseverance sẽ đáp xuống Sao Hỏa ngày 18-2-2021.
Máy bay trực thăng tự hành Ingenuity đi kèm với Rover. Đây sẽ là lần đầu tiên trong lịch sử, một chiếc máy bay đã bay trên một thế giới khác.
Tham vọng không gian của UAE
Nhưng không chỉ có các cường quốc không gian như Mỹ, Nga, Trung Quốc hay EU, mà nhiều nước nhỏ nay cũng có tham vọng chinh phục Hành Tinh Đỏ. Al-Amal (Hy Vọng), đó là tên phi thuyền đầu tiên của một nước Arab bay lên Sao Hỏa. Phi thuyền không có người lái của Các Tiểu Vương quốc Arab Thống nhất (UAE) đã cất cánh ngày 20-7-2020 từ trung tâm không gian Tanegashima (Tây Nam Nhật Bản), sau hai lần bị đình hoãn vì lý do thời tiết xấu.
Phi thuyền Al-Amal, nặng 1.350 kg, sẽ bay trong 7 tháng, vượt qua đoạn đường dài 493 triệu km để đến Sao Hỏa vào tháng 2-2021, vừa kịp lúc để đánh kỷ niệm 50 năm ngày thống nhất 7 tiểu vương quốc Arab. Sau đó, Al-Amal sẽ ở trên quỹ đạo trong suốt một năm Sao Hỏa, tức là 687 ngày.
Theo bà Sarah al-Amiri, Bộ trưởng Các công nghệ tiên tiến của UAE, nhiệm vụ của Al-Amal là giúp các nhà khoa học nắm tường tận những thay đổi khí hậu của Sao Hỏa trong cả một năm. Hiểu được các bầu khí quyển của các hành tinh khác sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về khí hậu Trái đất.
Khác với các cường quốc không gian như Trung Quốc, cũng phóng phi thuyền lên Sao Hỏa trong cùng thời gian, UAE dựa vào hợp tác quốc tế để giúp họ thực hiện chương trình này. Trong khi đó chương trình Sao Hỏa của Trung Quốc hoàn toàn tự lập, họ sử dụng tên lửa riêng và tự chế tạo phi thuyền bằng những phương tiện của họ. Nhưng họ trình bày chuyến bay này như là một sự đóng góp của khối Arab vào khoa học không gian, trong sự trở lại sân khấu quốc tế, ngành khoa học các nước Arab đã chọn con đường khám phá thế giới của ngày mai.
Chính Trung tâm Không gian của UAE đã phát triển một phần các dụng cụ trên phi thuyền dưới sự chỉ đạo của Mỹ. Mặc dù chịu nhiều áp lực, các kỹ sư của nước này đã hoàn thành tốt nhiệm vụ trong một thời gian rất ngắn để cho phi thuyền bay đến quỹ đạo Sao Hỏa kịp với thời điểm kỷ niệm 50 năm thống nhất các tiểu vương quốc Arab. Họ không được phép phạm sai lầm vì nếu bỏ lỡ cơ hội trong khoảng thời gian mà Sao Hỏa nằm gần Trái đất, thì sẽ phải đợi thêm 2 năm rưỡi nữa.
Việc UAE phóng phi thuyền lên Sao Hỏa có phải là một kiểu "trưởng giả học làm sang"? Không hẳn như thế, vì đây là những chuyến bay nhằm mục đích nghiên cứu khoa học cơ bản, để tìm hiểu trước đây đã có sự sống trên Sao Hỏa hay không, khí hậu trên hành tinh này ra sao, bầu khí quyển Sao Hỏa phản ứng lại với gió Mặt trời như thế nào.
Những chuyến bay này tuy tốn kém, nhưng chi phí không phải là lớn quá mức, hơn nữa lại được trải dài nhiều năm, không phải một sự phung phí. Chuyến bay lên Sao Hỏa cũng là dịp khơi lại lòng tự hào dân tộc và biết đâu qua đó có thể thu hút thế hệ trẻ đến với nghiên cứu không gian. Tương tự như các chuyến bay của Appollo ở Mỹ trước đây đã lôi cuốn công chúng trở lại với khoa học kỹ thuật, và nhiều người đã chọn đường nghiên cứu khoa học, không nhất thiết chỉ trong ngành không gian.
UAE là một quốc gia dầu hỏa giàu có của vùng Vịnh và hiện đã có mặt trong không gian với 9 vệ tinh nhân tạo đang hoạt động trên quỹ đạo và cộng thêm 8 vệ tinh nhân tạo dự trù sẽ được phóng.
Vào tháng 9-2019, Hazza al-Mansouri đã là phi hành gia đầu tiên của UAE bay lên không gian trên phi thuyền Soyouz và cũng là công dân đầu tiên của khối Arab làm việc trên Trạm Không gian Quốc tế (ISS). Tham vọng của quốc gia vùng Vịnh này không dừng ở việc phóng một phi thuyền không người lái lên Sao Hỏa, mà họ còn dự tính đưa người lên sống trên hành tinh này từ đây đến năm 2117.
Trước mắt, UAE sẽ xây dựng một thành phố khoa học tại vùng sa mạc gần thủ đô Dubai, để mô phỏng các điều kiện sống trên Sao Hỏa, từ đó phát triển các công nghệ cần thiết để con người lên định cư trên hành tinh này. UAE cũng đang chuẩn bị các dự án khai thác quặng mỏ và du lịch không gian. Họ đã ký một hiệp định với Virgin Galactic, công ty du lịch không gian của nhà tỷ phú người Anh Richard Branson.
Phát hiện tiểu hành tinh chứa đầy vàng trong vũ trụ Một tiểu hành tinh bằng vàng trị giá 700 tỷ tỷ đô la đã được Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) phát hiện mới đây. Tiểu hành tinh Psyche 16, nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, mang theo đủ lượng vàng để 'biếu' cho mỗi người trên Trái đất một nghìn tỷ đô la. Tiểu hành tinh bằng vàng trị...