SpaceX Starship HLS là tàu đổ bộ Mặt Trăng được thiết kế để đưa phi hành gia từ quỹ đạo Mặt Trăng xuống bề mặt trong chương trình Artemis của NASA. Là một phần quan trọng của sứ mệnh Artemis III, Starship HLS đánh dấu bước tiến lớn trong việc đưa con người trở lại Mặt Trăng lần đầu tiên kể từ năm 1972. Nếu bạn tò mò về vai trò của SpaceX, cách Starship HLS hoạt động, và những thách thức mà nó đối mặt, bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết, dễ hiểu, và mang lại cái nhìn toàn diện về sứ mệnh hạ cánh Mặt Trăng.
SpaceX Starship HLS (Human Landing System) là phiên bản đặc biệt của tàu vũ trụ Starship, được thiết kế để hạ cánh phi hành gia xuống bề mặt Mặt Trăng và đưa họ trở lại quỹ đạo. Được NASA chọn trong chương trình Artemis, Starship HLS sẽ đóng vai trò cốt lõi trong Artemis III, sứ mệnh dự kiến vào năm 2027, đưa phi hành gia nữ đầu tiên và phi hành gia da màu đầu tiên lên Mặt Trăng.
Tầm quan trọng của Starship HLS nằm ở khả năng vượt trội so với các tàu đổ bộ trước đây. Với chiều cao khoảng 50 mét, tương đương một tòa nhà 15 tầng, Starship HLS có thể chở hai phi hành gia và hàng hóa xuống khu vực Nam Cực Mặt Trăng, nơi có trữ lượng nước băng quý giá. Sứ mệnh này không chỉ đánh dấu sự trở lại của con người lên Mặt Trăng mà còn đặt nền móng cho các căn cứ lâu dài và sứ mệnh tới sao Hỏa.
SpaceX, dưới hợp đồng trị giá 2,89 tỷ USD với NASA, chịu trách nhiệm phát triển và vận hành Starship HLS cho Artemis III và Artemis IV. Vai trò của SpaceX không chỉ dừng lại ở việc chế tạo tàu đổ bộ mà còn bao gồm việc thực hiện một sứ mệnh thử nghiệm không người lái trước Artemis III. Hợp đồng này yêu cầu SpaceX đảm bảo Starship HLS đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn và hiệu suất của NASA.
SpaceX hợp tác chặt chẽ với NASA để tích hợp Starship HLS với tàu Orion và Hệ thống Phóng Không gian (SLS). Trong Artemis III, Starship HLS sẽ được phóng vào quỹ đạo Trái Đất, tiếp nhiên liệu bởi nhiều tàu Starship tanker, sau đó di chuyển đến quỹ đạo Mặt Trăng để kết nối với tàu Orion. Từ đó, hai phi hành gia sẽ chuyển từ Orion sang Starship HLS để hạ cánh xuống Mặt Trăng, thực hiện các thí nghiệm khoa học trong khoảng 7 ngày, bao gồm ít nhất 5 lần đi bộ ngoài không gian (EVA).
Xem thêm: Tàu vũ trụ Orion Phương tiện khám phá không gian sâu
Starship HLS được thiết kế với nhiều tính năng độc đáo để đáp ứng yêu cầu của sứ mệnh hạ cánh Mặt Trăng. Tàu sử dụng động cơ Raptor cải tiến, đốt khí oxy và methane, giúp giảm tác động của luồng khí thải lên bề mặt Mặt Trăng khi hạ cánh. Động cơ phụ ở phần thân giữa tàu được sử dụng khi hạ cánh gần bề mặt, tránh làm văng đất đá Mặt Trăng (regolith). Năng lượng cho tàu được cung cấp bởi các tấm pin mặt trời bao quanh thân tàu, đảm bảo hoạt động ổn định trong suốt sứ mệnh.
Tàu cũng được trang bị thang máy để đưa phi hành gia và hàng hóa từ khoang tàu xuống bề mặt Mặt Trăng. Thang máy này đã được thử nghiệm với bộ đồ không gian của Axiom Space, đảm bảo đủ không gian và tính linh hoạt cho các hoạt động trên bề mặt. Starship HLS có khả năng lưu lại quỹ đạo Mặt Trăng tới 100 ngày, cho phép linh hoạt trong việc chờ tàu Orion hoặc trạm Gateway.
Hệ thống Phóng Không gian (SLS) của NASA là tên lửa mạnh nhất hiện nay, đóng vai trò đưa tàu Orion và phi hành gia vào quỹ đạo Mặt Trăng. Trong Artemis III, SLS sẽ phóng Orion từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy, Florida, đưa bốn phi hành gia tới quỹ đạo gần thẳng Mặt Trăng (NRHO). Tại đây, Starship HLS sẽ kết nối với Orion, cho phép hai phi hành gia chuyển sang HLS để hạ cánh.
Sự phối hợp giữa SLS và Starship HLS là yếu tố then chốt. SLS cung cấp khả năng phóng mạnh mẽ, trong khi Starship HLS đảm nhận nhiệm vụ hạ cánh và trở lại quỹ đạo. NASA và SpaceX đã thực hiện hơn 200 bài kiểm tra hệ thống kết nối giữa Orion và Starship HLS, đảm bảo quá trình chuyển giao phi hành gia diễn ra an toàn và hiệu quả.
Bắt đầu từ Artemis IV, trạm Gateway sẽ trở thành điểm trung chuyển chính cho các sứ mệnh Artemis. Gateway là trạm không gian quỹ đạo Mặt Trăng, được xây dựng với sự hợp tác của NASA, ESA, JAXA, và các đối tác quốc tế. Starship HLS sẽ kết nối với Gateway thay vì Orion, cho phép phi hành gia chuyển từ Gateway sang HLS để hạ cánh.
Trạm Gateway mang lại lợi thế về sự linh hoạt, cho phép phi hành gia lưu lại quỹ đạo lâu hơn và thực hiện các thí nghiệm khoa học trước khi hạ cánh. Starship HLS được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu mới của Artemis IV, như chở nhiều hàng hóa hơn và hỗ trợ phi hành đoàn lớn hơn, tăng cường khả năng khám phá Mặt Trăng.
Xem thêm: Trạm Lunar Gateway bước đệm Sao Hỏa
Phát triển Starship HLS đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật. Một trong những vấn đề lớn nhất là tiếp nhiên liệu quỹ đạo. Starship HLS cần được tiếp nhiên liệu bởi nhiều tàu Starship tanker trong quỹ đạo Trái Đất thấp (LEO) trước khi di chuyển đến Mặt Trăng. Theo các ước tính, có thể cần tới 15-20 lần phóng tanker để cung cấp đủ nhiên liệu oxy và methane lỏng. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác cao, đặc biệt khi chuyển nhiên liệu trong không gian, nơi hiện tượng sôi cạn (boiloff) có thể làm mất nhiên liệu.
Một thách thức khác là đảm bảo an toàn khi hạ cánh. Starship HLS sử dụng động cơ phụ để giảm tác động của luồng khí thải lên bề mặt Mặt Trăng, tránh làm văng đất đá gây nguy hiểm cho tàu và phi hành gia. NASA đã sử dụng dữ liệu từ payload SCALPSS trên sứ mệnh IM-1 để nghiên cứu tương tác giữa luồng khí thải và regolith, đảm bảo thang máy của HLS hoạt động hiệu quả.
Thử nghiệm tiếp nhiên liệu cho Starship HLS
Starship HLS không chỉ là công cụ cho sứ mệnh Artemis mà còn mang lại nhiều lợi ích lâu dài. Trước hết, nó thúc đẩy tiến bộ công nghệ. Các công nghệ như động cơ Raptor, hệ thống tiếp nhiên liệu quỹ đạo, và vật liệu chịu nhiệt có thể được áp dụng trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo và công nghiệp trên Trái Đất.
Thứ hai, Starship HLS truyền cảm hứng cho thế hệ trẻ theo đuổi các ngành khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM). Việc chứng kiến con người hạ cánh trên Mặt Trăng sẽ khơi dậy đam mê khám phá. Cuối cùng, Starship HLS mở ra cơ hội kinh tế thông qua thương mại hóa không gian. Sự hợp tác giữa NASA và SpaceX là minh chứng cho tiềm năng của khu vực tư nhân trong việc định hình tương lai không gian.
Khả năng tái nhập khí quyển là một tính năng quan trọng của Starship HLS. Sau khi hoàn thành sứ mệnh trên Mặt Trăng, HLS sẽ đưa phi hành gia trở lại quỹ đạo để kết nối với Orion hoặc Gateway. Quá trình tái nhập đòi hỏi tàu chịu được nhiệt độ lên tới 2.760°C khi đi qua khí quyển Trái Đất. Starship HLS sử dụng lá chắn nhiệt tiên tiến, tương tự như tàu Orion, để bảo vệ phi hành đoàn. Tuy nhiên, trong các sứ mệnh Artemis ban đầu, Starship HLS có thể không quay về Trái Đất mà được tái sử dụng trong quỹ đạo Mặt Trăng hoặc làm cơ sở hạ tầng cho các sứ mệnh tiếp theo. Điều này giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả cho chương trình Artemis.
SpaceX đã đạt được nhiều tiến bộ trong phát triển Starship HLS. Năm 2024, họ thực hiện thành công chuyến bay thử nghiệm thứ ba của Starship, đạt vận tốc quỹ đạo, dù gặp vấn đề về điều khiển trong quá trình tái nhập. NASA và SpaceX đã hoàn thành hơn 200 bài kiểm tra hệ thống kết nối giữa Starship HLS và Orion, đảm bảo tính tương thích. Một sứ mệnh thử nghiệm không người lái của Starship HLS cũng được lên kế hoạch trước Artemis III để xác nhận khả năng hạ cánh. Tuy nhiên, SpaceX đối mặt với áp lực về lịch trình. NASA đã trì hoãn Artemis III từ năm 2024 sang năm 2027 do các vấn đề về phát triển phần cứng, bao gồm cả Starship HLS. Các thử nghiệm tiếp nhiên liệu quỹ đạo và hạ cánh trên Mặt Trăng là những cột mốc quan trọng cần vượt qua để đảm bảo sứ mệnh thành công.
SpaceX Starship HLS là chìa khóa để đưa con người trở lại Mặt Trăng trong Artemis III. Với công nghệ tiên tiến, sự phối hợp với hệ thống SLS và trạm Gateway, cùng khả năng tái nhập khí quyển, Starship HLS đang định hình tương lai khám phá không gian. Dù đối mặt với thách thức về kỹ thuật và lịch trình, vai trò của SpaceX trong chương trình Artemis là minh chứng cho sức mạnh của hợp tác công-tư. Hãy theo dõi hành trình này, vì Starship HLS không chỉ đưa phi hành gia tới Mặt Trăng mà còn mở ra cánh cửa cho những sứ mệnh xa hơn, tới sao Hỏa và hơn thế nữa.
Xem thêm: Tàu vũ trụ khoa học viễn tưởng giấc mơ bay lượn giữa các vì sao
Bình Luận