Tương lai của thám hiểm không gian là màu đỏ

Nhân loại luôn bị mê hoặc bởi không gian: khoảng trống bao la chưa được chạm tới và trong quá khứ nằm ngoài tầm với. Chúng tôi từng nghĩ rằng chúng tôi sẽ không bao giờ đặt chân lên mặt trăng; nó đơn giản là nằm ngoài tầm kiểm soát của chúng ta, và chính ý nghĩ đặt chân lên sao Hỏa thật lố bịch.

Kể từ lần đầu tiên Liên Xô tiếp xúc với Mặt trăng vào năm 1959 và sứ mệnh Apollo 8 của NASA vào năm 1968, nhu cầu phiêu lưu vào không gian của nhân loại đã tăng lên. Chúng ta đã đưa tàu vũ trụ đi xa vào hệ mặt trời của chúng ta, hạ cánh xuống các hành tinh từng không thể tiếp cận được và chúng ta đã quan sát các vật thể giữa các vì sao cách xa hàng tỷ năm ánh sáng.

Để làm được điều này, chúng tôi phải đẩy khả năng công nghệ và thể chất của mình đến giới hạn; chúng ta cần những phát minh mới và những sáng kiến ​​mới để giữ cho nhân loại luôn đi đầu, tiếp tục khám phá và tiếp tục mở rộng kiến ​​thức của chúng ta về vũ trụ. Những gì chúng ta coi là tương lai tiếp tục tiến gần hơn đến hiện tại.

NHIỆM VỤ CÓ CON NGƯỜI TIẾP THEO

Vào tháng 2013 năm 200,000, tổ chức Mars One có trụ sở tại Hà Lan đã tìm kiếm những ứng viên sẵn sàng tham gia vào một nhiệm vụ nguy hiểm: chuyến đi một chiều tới Hành tinh Đỏ. Với hơn XNUMX tình nguyện viên, không cần phải nói họ đã tìm đủ người tham gia cho chuyến du ngoạn.

Đoàn thám hiểm sẽ rời Trái đất vào năm 2018 và đến Sao Hỏa khoảng 500 ngày sau đó; mục tiêu của sứ mệnh này là thiết lập một thuộc địa vào năm 2025. Một số đối tác của Mars Ones là Lockheed Martin, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX, cũng như những đối tác khác. Họ đã được trao hợp đồng phát triển tàu đổ bộ sao Hỏa, vệ tinh liên kết dữ liệu và cung cấp phương tiện để đến đó và thiết lập thuộc địa.

Một số tên lửa sẽ cần thiết để đưa các trọng tải lên quỹ đạo và sau đó đến Sao Hỏa; những trọng tải này bao gồm vệ tinh, xe tự hành, hàng hóa và tất nhiên là con người. Kế hoạch là sử dụng tên lửa Falcon Heavy của SpaceXs cho nhiệm vụ.

Phương tiện quá cảnh sao Hỏa sẽ bao gồm hai giai đoạn, mô-đun hạ cánh và môi trường sống quá cảnh. Khoang hạ cánh được xem xét cho nhiệm vụ là một biến thể của khoang Rồng, một lần nữa theo thiết kế của SpaceX. Tàu đổ bộ sẽ mang theo các thiết bị hỗ trợ sự sống để tạo ra năng lượng, nước và không khí thoáng khí cho cư dân. Nó cũng sẽ chứa các đơn vị cung cấp thực phẩm, tấm pin mặt trời, phụ tùng thay thế, các thành phần khác nhau, đơn vị sinh hoạt bơm hơi và con người.

Có hai xe tự hành sẽ được gửi đến trước phi hành đoàn. Một chiếc sẽ khám phá bề mặt sao Hỏa để tìm kiếm một nơi để định cư, vận chuyển phần cứng lớn và hỗ trợ lắp ráp chung. Xe tự hành thứ hai sẽ mang theo một xe kéo để vận chuyển khoang hạ cánh. Để chống lại nhiệt độ khắc nghiệt, bầu khí quyển mỏng, không thoáng khí và bức xạ mặt trời trên bề mặt, những người định cư sẽ sử dụng bộ đồ sao Hỏa khi đi bộ trên bề mặt.

NASA cũng có kế hoạch đặt chân lên Hành tinh Đỏ, nhưng sứ mệnh của họ được lên kế hoạch vào khoảng năm 2030. Họ dự định cử một nhóm gồm 30 cá nhân đại diện cho hơn XNUMX cơ quan chính phủ, ngành công nghiệp, viện hàn lâm và các tổ chức khác.

Tính khả thi của nhiệm vụ này đòi hỏi sự hỗ trợ của quốc tế và ngành công nghiệp tư nhân. Chris Carberry, Giám đốc điều hành của Hiệp hội Mars, nói Space.com: “Để có thể làm cho nó khả thi và hợp túi tiền, bạn cần có một ngân sách bền vững. Bạn cần một ngân sách nhất quán, có thể dự đoán từ năm này sang năm khác và không bị hủy bỏ trong chính quyền tiếp theo”.

Công nghệ mà họ dự định sử dụng cho nhiệm vụ này bao gồm Hệ thống phóng không gian (SLS) và viên nang phi hành đoàn sâu Orion của họ. Tại Hội thảo Sao Hỏa vào tháng 2013 năm XNUMX, NASA, Boeing, Orbital Science Corp., và những người khác đã đặt ra các thỏa thuận về nhiệm vụ nên hoàn thành và cách họ sẽ thực hiện điều đó.

Các thỏa thuận này bao gồm việc con người khám phá sao Hỏa là khả thi về mặt công nghệ vào năm 2030, rằng sao Hỏa sẽ là trọng tâm chính cho các chuyến bay vào vũ trụ của con người trong XNUMX đến XNUMX năm tới và họ đã xác định rằng việc sử dụng Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) bao gồm cả quan hệ đối tác quốc tế là cần thiết cho các nhiệm vụ không gian sâu này.

NASA vẫn tin rằng họ cần thêm thông tin trước khi lên đường tới Hành tinh Đỏ; để chuẩn bị cho điều này, họ sẽ cử người đi thực hiện các nhiệm vụ tiền thân vào những năm 2020 trước khi đưa con người lên hành tinh này. Các chuyên gia không chắc chắn về độ dài của nhiệm vụ và sẽ quyết định điều đó khi chúng ta tiến gần hơn đến ngày ra mắt vào những năm 2030.

Mars One và NASA không phải là những tổ chức duy nhất để mắt tới sao Hỏa. Những người khác muốn lên sao Hỏa, như Inspiration Mars, Elon Musk và Mars Direct.

Cảm hứng Mars muốn ra mắt hai người, tốt nhất là một cặp vợ chồng. Cặp đôi sẽ thực hiện một chuyến bay ngang qua sao Hỏa vào khoảng tháng 2018 năm 160, nơi họ dự định sẽ tiến gần XNUMX km vào tháng XNUMX cùng năm đó.

Người sáng lập SpaceX, Elon Musk, mơ ước biến loài người thành một loài đa hành tinh. Anh ấy dự định lên sao Hỏa thông qua một tên lửa có thể tái sử dụng chạy bằng oxy lỏng và khí mê-tan. Kế hoạch bắt đầu với việc đưa khoảng mười người lên hành tinh, dần dần sẽ phát triển thành một khu định cư tự duy trì với khoảng 80,000 người. Theo Musk, tên lửa tái sử dụng là chìa khóa cho toàn bộ nhiệm vụ.

Mars Direct, được thành lập lần đầu tiên vào những năm 1990 bởi Robert Zubrin, người đứng đầu Hiệp hội Sao Hỏa, tuyên bố rằng cần có cách tiếp cận “sống ngoài đất liền” để giảm chi phí. Anh ấy dự định thực hiện điều này bằng cách tạo ra oxy và nhiên liệu bằng cách kéo vật liệu làm nhiên liệu ra khỏi khí quyển, sử dụng đất để lấy nước và tài nguyên cho xây dựng: tất cả những thứ này đều chạy từ một lò phản ứng điện hạt nhân. Zubrin tuyên bố rằng khu định cư sẽ trở nên tự cung tự cấp theo thời gian.

ĐĨA BAY CỦA NASA

Vào ngày 29 tháng 2014 năm XNUMX, NASA đã phóng chiếc máy bay giảm tốc siêu thanh mật độ thấp (LDSD) mới của họ trong chuyến bay thử nghiệm đầu tiên. Con tàu này được thiết kế cho các nhiệm vụ tiềm năng lên sao Hỏa trong tương lai gần. Nó đã được thử nghiệm trong bầu khí quyển phía trên của Trái đất để thử nghiệm cách thức tàu và Hệ thống giảm tốc khí động học bơm hơi siêu âm (SIAD) và hệ thống LDSD của nó sẽ hoạt động như thế nào trong môi trường sao Hỏa.

Con tàu hình chiếc đĩa có hai cặp động cơ đẩy dùng một lần để quay nó, cũng như một tên lửa trạng thái rắn duy nhất ở giữa con tàu để đẩy nó. Đối với chuyến bay thử nghiệm, một khinh khí cầu khoa học lớn đã đưa con tàu lên độ cao độ cao 120,000 feet.

Khi tàu đạt đến độ cao chính xác, các bộ đẩy được kích hoạt để quay nó, tăng độ ổn định của nó. Cùng lúc đó, tên lửa dưới thủ công đã tăng tốc cho phương tiện. Khi đạt được gia tốc và độ cao chính xác—Mach 4 và 180,000 feet—tên lửa cắt ra và bộ động cơ đẩy thứ hai hướng theo hướng ngược lại được kích hoạt để làm quay tàu.

Tại thời điểm này, hệ thống SIAD đã được triển khai, một vòng bơm hơi xung quanh tàu được mở rộng, nâng đường kính của tàu từ 20 lên 26 feet và giảm tốc xuống Mach 2.5 (Kramer, 2014). Theo các kỹ sư của NASA, hệ thống SIAD được triển khai như mong đợi với sự xáo trộn tối thiểu đối với tàu. Bước tiếp theo là triển khai chiếc dù siêu thanh được sử dụng để giảm tốc độ hạ cánh của tàu.

Để làm điều này một cuộc khiêu vũ được sử dụng để triển khai chiếc dù với tốc độ 200 feet mỗi giây. Quả cầu sau đó được cắt tự do và chiếc dù được thả ra khỏi thùng chứa của nó. Chiếc dù bắt đầu rách ngay khi nó được thả ra; môi trường khí quyển thấp đã chứng tỏ quá nhiều đối với chiếc dù và xé nó ra.

Điều tra viên chính của LDSD, Ian Clark nói rằng “[họ] đã có cái nhìn sâu sắc đáng kể về vật lý cơ bản của lạm phát dù. Chúng tôi đang viết lại các cuốn sách về hoạt động nhảy dù tốc độ cao theo đúng nghĩa đen, và chúng tôi đang thực hiện nó trước thời hạn một năm” trong một cuộc họp báo.

Ngay cả khi chiếc dù bị hỏng, các kỹ sư đứng sau nó vẫn coi cuộc thử nghiệm là thành công vì nó cho họ cơ hội xem chiếc dù sẽ hoạt động như thế nào trong môi trường như vậy và sẽ chuẩn bị tốt hơn cho các cuộc thử nghiệm trong tương lai.

MARS ROVER BẰNG LASER

Với sự thành công liên tục của xe tự hành sao Hỏa Curiosity, NASA đã lên kế hoạch cho chiếc thứ hai. Xe tự hành này sẽ chủ yếu dựa trên thiết kế của Curiosity nhưng trọng tâm chính của xe tự hành mới là radar xuyên đất và laser.

Xe tự hành mới sẽ trông và hoạt động giống như Curiosity; nó sẽ có 6 bánh xe, nặng một tấn và sẽ hạ cánh với sự hỗ trợ của cần cẩu bầu trời chạy bằng tên lửa. Sự khác biệt chính giữa hai loại này là xe thám hiểm mới sẽ có bảy thiết bị so với mười thiết bị của Curiosity.

Cột buồm của xe tự hành mới sẽ có MastCam-Z, một camera lập thể có khả năng thu phóng và SuperCam: một phiên bản nâng cao của ChemCam của Curiosity. Nó sẽ bắn tia laze để xác định thành phần hóa học của đá từ xa.

Cánh tay của nhà thám hiểm sẽ có một Công cụ Hành tinh dành cho hóa thạch X-Ray (PIXL); đây là máy quang phổ huỳnh quang tia X có bộ tạo ảnh có độ phân giải cao. Điều này cho phép các nhà khoa học thực hiện các nghiên cứu chi tiết về vật liệu đá.

Cũng như PIXL, xe tự hành mới sẽ có cái được gọi là Quét môi trường có thể ở được bằng Raman và phát quang cho chất hữu cơ và hóa chất (SHERLOC). Đây là máy đo quang phổ để nghiên cứu chi tiết về đá và các chất hữu cơ có khả năng được phát hiện.

Phần thân của xe tự hành sẽ chứa Máy phân tích Động lực học Môi trường Sao Hỏa (MEDA), là một trạm thời tiết công nghệ cao và Bộ tạo ảnh Radar cho Khám phá Bề mặt Dưới bề mặt Sao Hỏa (RIMFAX), là radar xuyên đất.

Một ISRU oxy trên sao Hỏa—sử dụng tài nguyên tại chỗ—Thử nghiệm (MOXIE) sẽ kiểm tra xem liệu oxy có thể được tạo ra từ bầu khí quyển giàu carbon dioxide của sao Hỏa hay không. Dụng cụ cuối cùng là máy khoan lõi sẽ được sử dụng để lấy mẫu; các mẫu sẽ được lưu trữ trên xe tự hành hoặc trên mặt đất ở một địa điểm cụ thể.

Xe tự hành mới sẽ được sử dụng trong một sứ mệnh tới Sao Hỏa vào những năm 2020 với mục đích xác định những tảng đá có thể có cơ hội tốt nhất để thu được bằng chứng về sự sống trong quá khứ trên Sao Hỏa. Xe tự hành sẽ đi theo con đường mà Curiosity đã đi khi đáp xuống sao Hỏa để kiểm tra một địa điểm mà Curiosity thiết lập có thể hỗ trợ sự sống.

Xe tự hành mới có thể tìm kiếm chữ ký sinh học, lưu trữ các mẫu có khả năng quay trở lại Trái đất và thúc đẩy mục tiêu đưa con người lên sao Hỏa của NASA. Nếu tàu thám hiểm không thể tự quay trở lại Trái đất thì các phi hành gia có thể lấy các mẫu sau đó; khi được niêm phong, các mẫu có thể tồn tại đến hai mươi năm kể từ khi thu thập.