Sứ mệnh ESCAPADE là dự án đầy tham vọng của NASA nhằm làm sáng tỏ bí ẩn về sự mất đi của khí quyển Sao Hỏa, giúp giải thích tại sao hành tinh này không còn nước lỏng trên bề mặt. Với cặp tàu vũ trụ Blue và Gold, sứ mệnh sẽ nghiên cứu cách gió mặt trời tác động đến từ trường Sao Hỏa, dẫn đến sự thoát khí quyển. Dự kiến phóng bằng tên lửa New Glenn, ESCAPADE hứa hẹn mang lại dữ liệu đột phá. Nếu bạn muốn hiểu rõ cách sứ mệnh này hoạt động, công nghệ được sử dụng, và ý nghĩa của nó, bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết, dễ hiểu, và toàn diện.
Sứ mệnh ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) là dự án thuộc chương trình SIMPLEx của NASA, do Phòng Thí nghiệm Khoa học Vũ trụ tại Đại học California, Berkeley (UCBSSL) dẫn đầu. Hợp tác với Rocket Lab, NASA Goddard, và các đối tác khác, ESCAPADE sử dụng cặp tàu vũ trụ Blue và Gold để nghiên cứu sự mất khí quyển của Sao Hỏa, tập trung vào tác động của gió mặt trời lên từ trường Sao Hỏa, khiến hành tinh này mất đi khí quyển dày đặc qua hàng tỷ năm.
Đây là lần đầu tiên hai tàu vũ trụ giống hệt nhau được sử dụng để quan sát Sao Hỏa từ các góc độ khác nhau, cung cấp dữ liệu theo thời gian thực về phản ứng của hành tinh với thời tiết không gian. Với chi phí khoảng 80 triệu USD, sứ mệnh này thể hiện cách tiếp cận chi phí thấp nhưng hiệu quả cao, dự kiến phóng bằng tên lửa New Glenn vào năm 2025 hoặc 2026, đến Sao Hỏa vào tháng 9 năm 2027.
ESCAPADE có ba mục tiêu chính để làm sáng tỏ bí ẩn về khí quyển Sao Hỏa. Trước hết, sứ mệnh nghiên cứu cấu trúc và động lực của từ trường Sao Hỏa, một từ trường lai (hybrid magnetosphere) khác với từ trường toàn cầu của Trái Đất. Từ trường này ảnh hưởng đến cách các hạt mang điện di chuyển, góp phần vào sự thoát khí quyển.
Thứ hai, sứ mệnh phân tích cách năng lượng từ gió mặt trời truyền qua từ trường vào khí quyển, gây ra các hiện tượng như ion escape và sputtering. Những quá trình này đã làm Sao Hỏa mất đi khí quyển dày đặc, biến hành tinh từ nơi có tiềm năng nước lỏng thành sa mạc khô cằn. Cuối cùng, ESCAPADE đo lường dòng vật chất và năng lượng vào và ra khỏi khí quyển, giúp tái hiện lịch sử khí hậu của Sao Hỏa.
Mỗi tàu Blue và Gold của ESCAPADE được xây dựng trên nền tảng Photon của Rocket Lab, với kích thước nhỏ gọn (60 × 70 × 90 cm) và khối lượng dưới 550 kg. Chúng được trang bị ba thiết bị khoa học chính để thu thập dữ liệu về từ trường Sao Hỏa và gió mặt trời. EMAG (Escapade Magnetometer), do NASA Goddard phát triển, đo từ trường DC với độ chính xác cao, được gắn trên cần để giảm nhiễu từ tàu.
EESA (Escapade ElectroStatic Analyzers) quan sát các ion và electron siêu nhiệt, cung cấp thông tin về dòng hạt trong từ trường. ELP (Escapade Langmuir Probe), do Đại học Embry-Riddle phát triển, đo mật độ electron, ion nhiệt, và điện thế tĩnh điện. Các thiết bị này phối hợp để tạo ra bức tranh toàn diện về cách gió mặt trời định hình khí quyển Sao Hỏa, với hệ thống năng lượng từ pin mặt trời đảm bảo hoạt động liên tục.
Sứ mệnh ESCAPADE kéo dài khoảng 2,5 năm, với bảy giai đoạn chính. Sau khi phóng bằng tên lửa New Glenn từ Cape Canaveral, Florida, dự kiến vào mùa xuân năm 2025 hoặc muộn hơn, cặp tàu vũ trụ sẽ trải qua hành trình 11 tháng để đến Sao Hỏa. Khi đến nơi, Blue và Gold thực hiện một lần cơ động đẩy chính và các điều chỉnh quỹ đạo để vào quỹ đạo elip cao (170 × 8.400 km, nghiêng 65 độ).
Trong sáu tháng tiếp theo, quỹ đạo được hạ thấp và đồng bộ hóa để đạt quỹ đạo khoa học danh định. Giai đoạn khoa học kéo dài 11 tháng, chia thành hai chiến dịch. Chiến dịch A sử dụng cấu hình bay dẫn đầu-theo sau, với Blue dẫn Gold trong cùng quỹ đạo, khoảng cách từ 0 đến 30 phút, để nghiên cứu tầng điện ly động. Chiến dịch B điều chỉnh khoảng cách để tối ưu hóa dữ liệu về sự thay đổi của từ trường Sao Hỏa.
Xem thêm: Sứ mệnh Mars Sample Return tìm sự sống trên Sao Hỏa
ESCAPADE bổ sung cho sứ mệnh MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), vốn đã nghiên cứu sự thoát khí quyển từ năm 2014. Trong khi MAVEN tập trung vào các quá trình như photochemical escape, ESCAPADE nhắm đến ion escape và sputtering, hai hiện tượng chính do gió mặt trời. Dữ liệu từ hai sứ mệnh sẽ mang lại cái nhìn toàn diện hơn về sự mất khí quyển của Sao Hỏa.
Sứ mệnh này cũng tận dụng kinh nghiệm từ các dự án như Cluster và THEMIS, vốn nghiên cứu từ quyển Trái Đất. Dữ liệu từ ESCAPADE sẽ giúp so sánh môi trường không gian của Sao Hỏa với các hành tinh khác, cung cấp thông tin về sự tiến hóa hành tinh. Sự phối hợp này tăng cường giá trị khoa học, đặc biệt trong việc hiểu lịch sử khí hậu của Sao Hỏa.
Sứ mệnh ESCAPADE đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật. Việc sử dụng tên lửa New Glenn, một tên lửa mới của Blue Origin, mang lại rủi ro do đây là lần đầu tiên nó được dùng cho sứ mệnh liên hành tinh. NASA đã trì hoãn lịch phóng từ tháng 10 năm 2024 sang năm 2025 hoặc 2026 để đảm bảo New Glenn sẵn sàng, tránh các vấn đề như tháo nhiên liệu do trì hoãn.
Việc vận hành cặp tàu vũ trụ trong quỹ đạo Sao Hỏa cũng đòi hỏi độ chính xác cao. Cấu hình bay dẫn đầu-theo sau yêu cầu điều chỉnh quỹ đạo liên tục để duy trì khoảng cách tối ưu giữa Blue và Gold. Các thiết bị khoa học phải chịu được bức xạ mạnh và nhiệt độ thấp, đồng thời cung cấp dữ liệu đáng tin cậy trong suốt 11 tháng. NASA và Rocket Lab đã thực hiện các bài kiểm tra môi trường nghiêm ngặt để đảm bảo tàu hoạt động ổn định.
ESCAPADE mang lại nhiều lợi ích khoa học và thực tiễn. Dữ liệu từ sứ mệnh sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn tại sao khí quyển Sao Hỏa chuyển từ trạng thái dày đặc, có khả năng hỗ trợ nước lỏng, thành khí quyển mỏng hiện nay. Điều này cung cấp manh mối về sự tiến hóa của các hành tinh đá, bao gồm cả Trái Đất, và giúp dự đoán tương lai của khí quyển hành tinh chúng ta.
Sứ mệnh cũng đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho các sứ mệnh có người lái tới Sao Hỏa. Hiểu biết về gió mặt trời và từ trường Sao Hỏa sẽ hỗ trợ thiết kế tàu vũ trụ và căn cứ an toàn hơn. Ngoài ra, ESCAPADE thúc đẩy thương mại hóa không gian, với sự tham gia của Rocket Lab và Blue Origin, mở ra cơ hội cho các sứ mệnh chi phí thấp trong tương lai.
ESCAPADE đã đạt được nhiều tiến bộ quan trọng. Rocket Lab đã hoàn thành việc tích hợp cặp tàu vũ trụ Blue và Gold tại cơ sở Long Beach, California, với các thiết bị khoa học được gắn vào năm 2024. Các tàu đã vượt qua các bài kiểm tra môi trường, mô phỏng điều kiện phóng và không gian. Tuy nhiên, sự chậm trễ trong phát triển tên lửa New Glenn đã đẩy lịch phóng từ tháng 10 năm 2024 sang mùa xuân năm 2025 hoặc muộn hơn, với thời gian đến Sao Hỏa dự kiến vào tháng 9 năm 2027.
NASA và UCBSSL đang phối hợp chặt chẽ với Blue Origin để đảm bảo New Glenn sẵn sàng. Các bài kiểm tra bổ sung đang được thực hiện để giảm rủi ro, đặc biệt liên quan đến hệ thống đẩy và tích hợp thiết bị khoa học. Sứ mệnh này là bước ngoặt cho các sứ mệnh SIMPLEx, chứng minh khả năng thực hiện nghiên cứu khoa học chất lượng cao với chi phí thấp.
Dữ liệu từ ESCAPADE sẽ không chỉ làm sáng tỏ bí ẩn khí quyển Sao Hỏa mà còn đóng góp vào việc chuẩn bị cho các sứ mệnh có người lái tới hành tinh đỏ vào thập niên 2030. Hiểu biết về từ trường Sao Hỏa và gió mặt trời sẽ giúp thiết kế các hệ thống bảo vệ phi hành gia khỏi bức xạ. Ngoài ra, sứ mệnh này sẽ cung cấp dữ liệu để so sánh với các hành tinh khác, như sao Kim và Trái Đất, nâng cao hiểu biết về sự tiến hóa hành tinh.
ESCAPADE cũng truyền cảm hứng cho thế hệ trẻ theo đuổi các ngành khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM). Việc chứng kiến hai tàu vũ trụ nhỏ bé khám phá Sao Hỏa sẽ khơi dậy đam mê khám phá vũ trụ, đồng thời củng cố vai trò của các sứ mệnh chi phí thấp trong khoa học hành tinh.
Sứ mệnh ESCAPADE là bước tiến quan trọng trong việc giải mã bí ẩn về sự mất đi của khí quyển Sao Hỏa. Với cặp tàu vũ trụ Blue và Gold, nghiên cứu về từ trường Sao Hỏa và gió mặt trời, cùng với tên lửa New Glenn, sứ mệnh này hứa hẹn mang lại dữ liệu đột phá về lịch sử khí hậu của hành tinh đỏ. Dù đối mặt với thách thức kỹ thuật, ESCAPADE là minh chứng cho sức mạnh của hợp tác công-tư và khoa học chi phí thấp. Hãy theo dõi hành trình này, vì nó không chỉ làm sáng tỏ quá khứ của Sao Hỏa mà còn mở ra cánh cửa cho tương lai khám phá không gian của nhân loại.
Xem thêm: Trạm Lunar Gateway bước đệm Sao Hỏa
Bình Luận