Tham vọng xây dựng tàu vũ trụ chỉ có ở "khoa học viễn tưởng" của Elon Musk
Vào tháng 12/2017, một chiếc lều trắng khổng lồ xuất hiện tại cảng Los Angeles. Khu vực rộng 20.000 mét vuông và trị giá 500.000 USD được cho là thuộc về tập đoàn sản xuất tên lửa SpaceX của tỷ phú Elon Musk. Và Musk đã tiết lộ mục đích thực sự chỉ một vài tháng sau đó. Bên trong, các kỹ sư của anh đang chế tạo một phi thuyền không gian mang tên Big Falcon Rocket (BFR). Thứ Hai vừa qua, SpaceX cũng đưa ra thông báo về hành khách tư nhân đầu tiên bay vòng quanh mặt trăng bằng chiếc BFR.
SpaceX đang xây dựng một nguyên mẫu tàu vũ trụ tại cảng Los Angeles
Dự án bay quanh mặt trăng đánh dấu sự khởi đầu trong tham vọng đặt chân lên sao Hỏa của SpaceX. Musk thể hiện rõ mục tiêu lớn hơn của mình và tự mô tả đó là "khát khao", là khởi động một nhiệm vụ chở hàng lên hành tinh đỏ vào năm 2022, tiếp theo là đưa con người lên đó vào năm 2024.
"Anh ấy muốn con người sống được ở hai hành tinh. Một số người gọi nó là điên rồ, nhưng nó không hoàn toàn vô nghĩa” Marco Cáceres, một nhà phân tích không gian cấp cao của tập đoàn Teal chia sẻ, "Nếu có bất trắc xảy ra với Trái Đất trong tương lai, ít nhất lúc đó chúng ta còn có một lựa chọn khác."
Minh họa cho tên lửa Big Falcon phóng lên không gian
BFR được chia làm hai phần, bao gồm một tàu vũ trụ cao 48 mét đặt trên đỉnh của một tên lửa cao 58 mét. Cả hệ thống dự kiến cao 35 tầng, hơn cả Tượng Nữ thần Tự do. Khi được nạp đầy nhiên liệu, BFR sẽ nặng gần 4.1 triệu kg, chở được 150 tấn hàng hóa và các vật phẩm khác lên sao Hỏa với khoảng 100 hành khách. Trên hết, toàn bộ hệ thống sẽ có thể tái sử dụng 100%.
“Đây là một điều chưa từng thấy, một chiếc tàu vũ trụ có thể tái sử dụng đầu tiên trong lịch sử nhân loại", Cáceres nói. Tuy nhiên, Steve Nutt, nhà khoa học và giáo sư hóa học, hàng không vũ trụ và kỹ sư cơ khí tại Đại học Nam California nhận xét về tham vọng của Musk “nghe như khoa học viễn tưởng." Cho đến nay, SpaceX hầu như mọi giữ bí mật về dự án. Công ty cũng từ chối nhiều yêu cầu cung cấp thông tin cho các cuộc phỏng vấn về câu chuyện này.
Musk tại Đại hội Hàng không quốc tế vào tháng 9 năm ngoái tại Adelaide, Australia
Các chuyên gia hàng không vũ trụ và công chúng thắc mắc làm thế nào SpaceX có thể xây dựng tàu vũ trụ khổng lồ trên các mốc thời gian mà Musk kỳ vọng. Nhưng họ cũng có những câu hỏi lớn, có lẽ điều quan trọng nhất là: Liệu công chúng có sẵn sàng chấp nhận xác suất cao rằng nhiệm vụ sao Hỏa của SpaceX có thể kết thúc trong bi kịch không.
Musk tin tưởng hệ thống BFR cuối cùng sẽ thay thế mọi tên lửa và tàu vũ trụ mà con người sử dụng vì nó không tốn kém để xây dựng như các tên lửa sử dụng một lần trong ngành hiện nay.
Một sơ đồ cho thấy SpaceX có kế hoạch thiết lập một kho chứa nhiên liệu và khí mê-tan trên sao Hỏa
Các công nhân hiện gấp rút chế tạo các mảnh thân máy bay, thân tàu vũ trụ trong khoảng 18 đến 24 tháng. Để so sánh, các sản phẩm của NASA, nhỏ hơn tàu vũ trụ BFR, mỗi tàu mất khoảng 5 năm để thực hiện. Khi hoàn thành nguyên mẫu, con tàu có khả năng sẽ di chuyển tới miền nam Texas và bắt đầu một loạt các thử nghiệm ngắn vào cuối năm 2019.
Tầm nhìn của Musk về một thành phố trên sao Hỏa
Trong lộ trình đến sao Hỏa, con tàu sẽ gần như cạn kiệt nhiên liệu. Vì vậy SpaceX có kế hoạch phóng các phi thuyền không gian nhỏ để tiếp ứng nhiên liệu cho BFR. Một loạt các điểm hẹn cách nhau 28.163 km/giờ sẽ giúp đổ đầy các thùng chứa nhiên liệu mê-tan và oxy lỏng cần thiết cho con tàu. "Điều đó cho phép chúng tôi thiết lập lại phương trình tên lửa hiệu quả", Paul Wooster, kỹ sư phát triển chính dự án sao Hỏa của SpaceX cho biết.
Tàu vũ trụ BFR còn được thiết kế nạp đầy nhiên liệu trên sao Hỏa để cung cấp năng lượng cho Trái Đất. SpaceX có kế hoạch sản xuất ôxy và khí mê-tan bằng cách sử dụng nước từ đất sao Hỏa, CO2 trong không khí của hành tinh và điện từ các tấm pin mặt trời.
Một minh họa cho tàu vũ trụ BFR của SpaceX hạ cánh trên sao Hỏa
Để có thể phóng, tiếp nhiên liệu trong quỹ đạo, chịu đựng nhiều tháng bay qua không gian, hạ cánh trên sao Hỏa, rời khỏi hành tinh đó, và trở về Trái Đất một cách an toàn - sau đó làm lại tất cả - BFR không thể là một phi thuyền bình thường. Đó là lý do tại sao Musk có kế hoạch xây dựng toàn bộ tàu vũ trụ chủ yếu làm từ sợi carbon tiên tiến. Nhưng không dễ để xây dựng một cấu trúc khổng lồ từ sợi carbon, và những gì SpaceX đang thực hiện là chưa từng thấy trong lịch sử hàng không và vũ trụ.
Sợi carbon là chất liệu chính cho tàu BFR
Thách thức ở đây là vật liệu tổng hợp sợi carbon không thực sự để đựng các chất lỏng siêu lạnh. Nhưng để duy trì trạng thái chất lỏng, mêtan phải được giữ dưới -259 độ F và oxy dưới -297 độ. Thách thức này trở nên rõ ràng khi vào năm 2016, tên lửa Falcon 9 của SpaceX phát nổ trên bệ phóng trong khi mang theo một vệ tinh trị giá 200 triệu USD. Nguyên nhân có khả năng nhất là sự bùng nổ của một bể chứa đầy chất lỏng đông lạnh.
"Nó có thể bị nứt và rò rỉ", Musk nói trong một bài thuyết trình sau vụ nổ. Nhưng Musk cho biết năm ngoái SpaceX đã phát triển một ma trận sợi carbon mới mạnh mẽ hơn và có khả năng chịu đựng nhiệt độ đông lạnh tốt hơn.
Mặc dù các vật liệu và phương pháp chính xác mà SpaceX đang sử dụng không được công khai nhưng chắc chắn đây là một số thách thức lớn khi chế tạo cấu trúc sợi carbon có kích thước của các tòa nhà chung cư
Thùng chứa carbon mà SpaceX sản xuất năm 2016. Việc chế tạo phần lớn tàu vũ trụ bằng vật liệu tổng hợp sợi carbon dẫn đến các lỗ hổng khó phát hiện và khả năng con người bị “đốt chín” bên trong tàu vũ trụ. Để tránh rủi ro này, vật liệu tổng hợp sợi carbon phải được ép dưới áp lực càng nhiều càng tốt. Điều đó thường được thực hiện với một lò áp suất khổng lồ nhưng những thứ này rất đắt
Công nhân xem xét các vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon cho chiếc Boeing 787 Dreamliner. Cáceres nói thêm: “Khi bạn xây dựng một sản phẩm to lớn, cách duy nhất thực sự để kiểm tra nó là khởi động và sử dụng nó. Bạn tốt hơn nên có rất nhiều tiền, bởi vì bạn có thể sẽ trải qua nhiều lần thất bại trước khi có được một sản phẩm hoạt động được”
Một tên lửa SpaceX Grasshopper phát nổ trong không trung vào tháng 8 năm 2014 sau khi bị hỏng cảm biến động cơ
Mỗi lần phóng thử BFR có thể tốn khoảng 10 triệu USD, chưa tính đến vốn cần thiết để xây dựng và kiểm tra tàu. Tổng chi phí dự án rơi vào 4-5 tỷ USD nếu Musk may mắn và không phải tiến hành lại nhiều lần thử nghiệm. Nhưng một khi SpaceX thành công, NASA có thể trở nên quan tâm và đầu tư vào phát triển hệ thống, giúp bù đắp chi phí cho công ty. Cuối cùng, BFR có thể trở thành một chương trình chung của chính phủ Mỹ bởi vì dự án này có vẻ như quá lớn và quá phức tạp cho một công ty một mình xử lý.
Một minh họa của tàu vũ trụ BFR cập cảng tại Trạm vũ trụ quốc tế
Trước khi BFR được xây dựng và tỷ phú Maezawa được phóng lên mặt trăng, SpaceX phải tiến hành một nhiệm vụ ngay lập tức là đưa các phi hành gia NASA lên Trạm vũ trụ quốc tế sau 16 năm
Sao Hỏa cách Trái đất khoảng 140 triệu dặm. Nhưng con người đã sẵn sàng cho những thử nghiệm “chết người” để đặt chân lên hành tinh đỏ này chưa?
"SpaceX sẽ thất bại trong tương lai - tên lửa sẽ nổ tung, và có người sẽ hi sinh. Đó là những gì mọi người phải hiểu trọn vẹn.", Cáceres khẳng định. Chris Hadfield, một phi hành gia đã nghỉ hưu, so sánh sự nguy hiểm của việc sử dụng các công nghệ hiện tại để tiếp cận sao Hỏa với một giai đoạn lịch sử hàng ngàn năm trước đây khi các nhà thám hiểm đi vòng quanh Trái Đất trên những chuyến đi biển dài và nguy hiểm. "Nếu thực sự muốn khám phá không gian, chúng ta phải chấp nhận rằng sẽ có rất nhiều người chết", ông nói, "Chúng ta có quyền quyết định điều đó chấp nhận được hay không. Trong trường hợp không, không gian ngoài kia sẽ luôn là điều bí ẩn".
Vị tỷ phú này sẽ thực hiện chuyến đi thông qua hãng SpaceX vào năm 2023.