Sứ mệnh Mars Sample Return (MSR) là nỗ lực tham vọng của NASA và ESA nhằm đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất để nghiên cứu dấu hiệu sự sống cổ đại. Với sự tham gia của Perseverance rover, Mars Ascent Vehicle, và Earth Return Orbiter, sứ mệnh này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa hiểu biết của chúng ta về Sao Hỏa. Nếu bạn tò mò về cách các mẫu vật được thu thập, vận chuyển, và phân tích, bài viết này sẽ mang đến thông tin chi tiết, dễ hiểu, và đầy đủ để giải đáp mọi thắc mắc.
Sứ mệnh Mars Sample Return là dự án hợp tác giữa NASA và ESA nhằm thu thập mẫu đá, đất, và khí quyển từ Sao Hỏa, sau đó đưa chúng về Trái Đất để phân tích. Mục tiêu chính là tìm kiếm dấu hiệu của sự sống cổ đại, hiểu rõ lịch sử địa chất của Sao Hỏa, và chuẩn bị cho các sứ mệnh có người lái trong tương lai. Sứ mệnh này bao gồm nhiều giai đoạn, từ thu thập mẫu vật bởi Perseverance rover đến phóng mẫu vật vào quỹ đạo và đưa chúng về Trái Đất.
Sứ mệnh MSR được coi là một trong những dự án không gian phức tạp nhất từng được thực hiện. Nó yêu cầu phối hợp nhiều công nghệ tiên tiến, bao gồm hạ cánh chính xác, phóng tên lửa từ bề mặt Sao Hỏa, và thu hồi mẫu vật trong quỹ đạo. Thành công của sứ mệnh sẽ cung cấp dữ liệu chưa từng có, giúp trả lời câu hỏi liệu Sao Hỏa từng có sự sống hay không.
Perseverance rover, hạ cánh trên Sao Hỏa vào tháng 2 năm 2021, là thành phần đầu tiên của sứ mệnh Mars Sample Return. Rover này được trang bị cánh tay robot và khoan tiên tiến để thu thập mẫu đá và đất từ Jezero Crater, một khu vực từng là hồ nước cổ đại cách đây hơn 3,5 tỷ năm. Đến tháng 7 năm 2025, Perseverance đã thu thập 27 trong số 43 ống mẫu, bao gồm 8 mẫu đá núi lửa, 12 mẫu đá trầm tích, một mẫu đá carbonate xi măng silica, hai mẫu đất, một mẫu khí quyển, và ba ống chứng.
Perseverance không chỉ thu thập mẫu mà còn lưu trữ chúng trong các ống kín để đảm bảo tính nguyên vẹn. Rover đã tạo ra một kho lưu trữ dự phòng tại Three Forks Sample Depot, với 10 ống mẫu để phòng trường hợp gặp sự cố. Những mẫu vật này được chọn cẩn thận để đại diện cho sự đa dạng địa chất của Sao Hỏa, cung cấp dữ liệu quý giá về môi trường cổ đại.
Jezero Crater, nơi Perseverance hạ cánh, là một trong những địa điểm lý tưởng để tìm kiếm dấu hiệu sự sống cổ đại. Cách đây hàng tỷ năm, khu vực này từng là một hồ nước với các con sông chảy vào, mang theo khoáng vật sét. Các nhà khoa học tin rằng nếu vi sinh vật từng tồn tại trên Sao Hỏa, dấu vết của chúng có thể được bảo quản trong các lớp trầm tích ở đáy hồ hoặc ven bờ.
Perseverance đã thu thập mẫu từ nhiều khu vực khác nhau trong Jezero Crater, bao gồm đá trầm tích giàu khoáng vật sét và đá núi lửa từ thời kỳ hoạt động địa chất mạnh mẽ. Các mẫu này sẽ giúp các nhà khoa học tái hiện lịch sử khí hậu và môi trường của Sao Hỏa, đồng thời tìm kiếm các dấu hiệu sinh học tiềm năng.
Mars Ascent Vehicle (MAV) là một thành phần quan trọng của sứ mệnh Mars Sample Return, đánh dấu lần đầu tiên một tên lửa được phóng từ bề mặt hành tinh khác. MAV, do Trung tâm Marshall Space Flight Center của NASA phát triển, sẽ được triển khai bởi Sample Retrieval Lander gần Jezero Crater. Nhiệm vụ của MAV là đưa các ống mẫu (khoảng 5 kg) vào quỹ đạo Sao Hỏa, nơi chúng sẽ được thu hồi bởi Earth Return Orbiter.
MAV là một tên lửa hai giai đoạn, nặng khoảng 285 kg, sử dụng động cơ rắn để đạt quỹ đạo thấp. Thiết kế của nó phải đảm bảo khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt của Sao Hỏa, với nhiệt độ thấp và áp suất khí quyển chỉ bằng 1% của Trái Đất. NASA đã thử nghiệm các thành phần của MAV trên Trái Đất, và các kỹ sư đang tối ưu hóa để giảm trọng lượng và tăng hiệu quả.
Xem thêm: Tàu vũ trụ của Việt Nam giấc mơ vươn tầm không gian
Earth Return Orbiter (ERO), do ESA phát triển, là tàu vũ trụ sẽ thu hồi các ống mẫu từ quỹ đạo Sao Hỏa và đưa chúng về Trái Đất. ERO sẽ mang theo Hệ thống Thu hồi, Chứa đựng và Trả về (CCRS) của NASA, được thiết kế để bắt giữ thùng chứa mẫu do MAV phóng lên. Sau khi thu hồi, ERO sẽ chuyển thùng chứa vào một vùng sạch để vận chuyển an toàn về Trái Đất.
ERO dự kiến phóng vào năm 2027, đến quỹ đạo Sao Hỏa vào năm 2028, và trở về Trái Đất vào khoảng năm 2035-2039, tùy thuộc vào kế hoạch cuối cùng. Tàu được trang bị các tấm pin mặt trời lớn và hệ thống đẩy tiên tiến để thực hiện các thao tác quỹ đạo phức tạp, đảm bảo an toàn cho mẫu vật trong hành trình hơn 33 triệu dặm.
Sứ mệnh Mars Sample Return đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật chưa từng có. Việc phóng một tên lửa từ bề mặt Sao Hỏa là một kỳ công chưa từng thực hiện, đòi hỏi MAV phải hoạt động hoàn hảo trong điều kiện khắc nghiệt. Hệ thống hạ cánh chính xác của Sample Retrieval Lander cũng là một thách thức, vì nó phải hạ cánh gần Perseverance hoặc kho lưu trữ Three Forks để thu hồi mẫu.
Thu hồi mẫu trong quỹ đạo là một vấn đề khác. ERO phải thực hiện thao tác bắt giữ thùng chứa mẫu ở tốc độ cao, với độ chính xác gần như tuyệt đối. NASA và ESA đã thử nghiệm các công nghệ này trên Trái Đất, nhưng môi trường không gian vẫn là một bài kiểm tra lớn. Ngoài ra, bảo vệ hành tinh (planetary protection) là ưu tiên hàng đầu, với các biện pháp nghiêm ngặt để đảm bảo mẫu vật không gây ô nhiễm sinh học cho Trái Đất.
Việc đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất mang lại nhiều lợi ích khoa học và thực tiễn. Trước hết, các mẫu sẽ được phân tích trong các phòng thí nghiệm tiên tiến trên Trái Đất, sử dụng các thiết bị lớn và phức tạp không thể mang lên Sao Hỏa. Điều này cho phép các nhà khoa học xác định chính xác tuổi của đá, thành phần hóa học, và các dấu hiệu sinh học tiềm năng, trả lời câu hỏi liệu sự sống từng tồn tại trên Sao Hỏa hay không.
Thứ hai, các mẫu có thể được lưu trữ để phân tích trong tương lai, khi công nghệ cải tiến. Ví dụ, các mẫu từ chương trình Apollo vẫn được nghiên cứu hàng thập kỷ sau khi thu thập. Cuối cùng, sứ mệnh MSR sẽ cung cấp dữ liệu để chuẩn bị cho các sứ mệnh có người lái, như hiểu rõ môi trường bức xạ và tài nguyên trên Sao Hỏa.
Sứ mệnh Mars Sample Return đối mặt với những thách thức lớn về chi phí và lịch trình. Ban đầu được ước tính khoảng 7 tỷ USD với thời gian hoàn thành vào năm 2033, dự án đã bị điều chỉnh lên tới 11 tỷ USD và thời gian hoàn thành vào năm 2040, theo thông báo của NASA vào tháng 4 năm 2024. Những chi phí tăng vọt này đã khiến NASA tạm dừng dự án vào tháng 11 năm 2023 và yêu cầu các đề xuất mới từ ngành công nghiệp để giảm chi phí và thời gian.
Vào tháng 1 năm 2025, NASA công bố hai kế hoạch mới, với chi phí dự kiến từ 5,5 đến 7,7 tỷ USD và thời gian hoàn thành từ 2035 đến 2039. Các kế hoạch này tận dụng công nghệ đã được chứng minh, như phương pháp sky crane của Perseverance, hoặc hợp tác với các công ty như SpaceX và Blue Origin để phát triển tàu hạ cánh hạng nặng. NASA dự kiến chọn kế hoạch cuối cùng vào năm 2026.
Sứ mệnh Mars Sample Return là nỗ lực hợp tác giữa NASA và ESA, với sự đóng góp từ nhiều quốc gia và tổ chức. ESA cung cấp Earth Return Orbiter và một số công nghệ khác, trong khi NASA phát triển MAV, Sample Retrieval Lander, và hệ thống thu hồi. Sự hợp tác này giúp chia sẻ chi phí và chuyên môn, tăng cơ hội thành công.
Tuy nhiên, sứ mệnh cũng đối mặt với cạnh tranh từ Trung Quốc, với dự án Tianwen-3 dự kiến phóng vào năm 2028 và đưa mẫu về Trái Đất vào năm 2031. Tianwen-3 có thể sử dụng phương pháp "grab and go" đơn giản hơn, nhưng NASA nhấn mạnh rằng MSR tập trung vào việc thu thập các mẫu đa dạng, đại diện cho nhiều thời kỳ địa chất, mang lại giá trị khoa học cao hơn.
Sứ mệnh Mars Sample Return là một bước tiến lịch sử trong khám phá không gian, đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất để tìm kiếm dấu hiệu sự sống cổ đại. Với Perseverance rover, Jezero Crater, Mars Ascent Vehicle, và Earth Return Orbiter, sứ mệnh này kết hợp công nghệ tiên tiến và hợp tác quốc tế để trả lời một trong những câu hỏi lớn nhất của nhân loại: Liệu chúng ta có đơn độc trong vũ trụ? Dù đối mặt với thách thức về chi phí và kỹ thuật, MSR hứa hẹn sẽ cách mạng hóa hiểu biết của chúng ta về Sao Hỏa và mở ra cánh cửa cho những sứ mệnh xa hơn. Hãy theo dõi hành trình này, vì nó không chỉ là câu chuyện của NASA mà là giấc mơ chung của nhân loại.
Xem thêm: Nguyên lý phóng tàu vũ trụ hành trình lên không gian
Bình Luận