Tên lửa tiếp đất thẳng đứng đầu tiên trên thế giới

DC-X là từ viết tắt của Delta Clipper Experimental – tên lửa một tầng tái sử dụng do hãng McDonnell Douglas phát triển. Nó ra đời để chứng minh tên lửa có khả năng cất/hạ cánh và tiếp đất thẳng đứng, điều mà trước đó chỉ có trong viễn tưởng. Thật vậy, DC-X có thiết kế mang nhiều hơi hướng tương lai: một vật thể hình chóp thon dài, sơn màu trắng, với bốn chân “mảnh mai”. So với các mẫu tên lửa khác thời ấy, nó khá nhỏ bé khi chỉ cao khoảng 12 m – bằng chứng cho thấy DC-X không được phát triển cho mục tiêu chinh phục quỹ đạo, mà là để chứng minh khái niệm (proof of concept), một ý tưởng được kỹ sư hàng không vũ trụ Maxwell Hunter (1922 – 2001) ấp ủ suốt 30 năm.

Hunter đã luôn muốn chế tạo những SSTO – loại thiết bị một tầng bay được lên quỹ đạo Trái đất mà không đốt cạn thùng nhiên liệu và có thể thu hồi động cơ cùng nhiều phần cứng khác. Thực ra Philip Bono – một kỹ sư, đồng nghiệp cũ của Hunter tại Douglas – mới là người đề xuất ý tưởng trên. Bono đã thiết kế những mẫu OOST (thiết bị bay lên quỹ đạo chỉ có một tầng), ROOST (loại OOST có thể thu hồi), và ROMBUS (tàu con thoi dạng module bao gồm tên lửa đẩy có thể tái sử dụng),… nhưng tất cả chỉ dừng lại trên giấy chứ chưa từng được hiện thực hóa.

Thiết bị đầu tiên trên thế giới tiệm cận năng lực cất/hạ cánh và tiếp đất thẳng đứng (VTVL) là Apollo Lunar Module. Nó đã đáp xuống bề mặt Mặt trăng, sau đó khởi hành và bỏ lại descent stage (bộ phận hạ cánh), cho nên không được xếp vào loại tên lửa có khả năng tái sử dụng. Công nghệ thời đó cũng không cho phép chế tạo loại tên lửa như vậy. Nhưng Hunter vẫn bị mê hoặc bởi VTVL. Trong nhiều năm, ông đã cố gắng thuyết phục Lockheed Martin sử dụng ý tưởng của mình nhưng không thành công.

Năm 1989, Hunter cộng tác với Jerry Pournelle – tác gia chuyên viết truyện viễn tưởng, và Daniel O – cựu trung tướng Lục quân. Họ xin gặp Phó Tổng thống Dan Quayle để thuyết phục vị chính khách này rằng nền quốc phòng của Hoa Kỳ đang thiếu một loại tên lửa đáng tin cậy – có khả năng thu hồi để phóng lại trong thời gian ngắn nhất. Nước Mỹ rất cần đầu tư cho những thiết bị như vậy nếu muốn duy trì lợi thế trên không gian. Trước những diễn biến bất ổn của Chiến tranh Lạnh đang hiện hữu, dự án nhanh chóng được SDI (Tổ chức Sáng kiến Phòng thủ Chiến lược Ban đầu hay chương trình Chiến tranh giữa các vì sao), cơ quan điều hành chương trình phòng thủ tên lửa, phê duyệt và tài trợ.

Do tính phức tạp của dự án, nhóm của Hunter tại McDonnell Douglas đã tập trung chế tạo một thiết bị thử nghiệm để chứng minh – có thể phóng tàu vũ trụ với phi hành đoàn nhỏ, chi phí thấp nhưng quay lại Trái đất trong thời gian nhanh chóng. Nguyên mẫu sau cùng là một thiết kế có kích thước bằng 1/3 DC-X thật. Trong chuyến bay đầu tiên vào ngày 18/8/1993, con tàu đã khởi hành từ bãi phóng tên lửa White Sands ở tiểu bang New Mexico, đạt độ cao 151 feet (46 m), lơ lửng trong thời gian ngắn nhưng vẫn duy trì tư thế thẳng đứng và di chuyển sang ngang khoảng 350 feet (106 m). Sau đó, các động cơ giảm tốc, DC-X từ từ hạ xuống và tiếp đáp nhẹ nhàng bằng phần đuôi. Toàn bộ chuyến bay chỉ diễn ra trong 59 giây. Đó là lần đầu tiên có một tên lửa hạ cánh và tiếp đất thẳng đứng trên bề mặt Trái đất.

Trong nhiều thử nghiệm liên tiếp về sau, DC-X ngày càng được phóng lên cao hơn, thậm chí đạt tới 3 km, và lần nào cũng tiếp đất hoàn hảo. Nhờ đó, chương trình được NASA tiếp quản và phát triển sang giai đoạn hai – Delta Clipper Experimental Advanced hay DC-XA. Kỷ lục quay trở lại mặt đất trong 26 giờ của DC-XA hiện vẫn chưa bị phá.

Ngày 31/07/1996, trong chuyến bay lần thứ 12, DC-XA đã không gặp bất cứ trở ngại nào khi giảm độ cao để hạ cánh; nhưng lúc tiếp đất, phần chân của nó lại gặp trục trặc. Kết quả là DC-XA đổ xuống và phát nổ. Chi phí chế tạo một chiếc khi ấy vào khoảng 50 triệu USD – không quá lớn so với nhiều dự án khác của NASA, tuy nhiên họ vẫn quyết định chấm dứt hoạt động của nó và theo đuổi chương trình X-33 VentureStar do Lockheed Martin phát triển – dự kiến ra đời để thay thế tàu con thoi và cũng có khả năng thu hồi. Nhưng sau này VentureStar cũng bị hủy bỏ do quá tốn kém.

Những năm gần đây, các công ty vũ trụ tư nhân như SpaceX và Blue Origin đang nổi lên dẫn đầu cuộc đua phát triển loại tên lửa VTVL tái sử dụng. Năm 2013, thiết bị Grasshopper của SpaceX đã hạ cánh và tiếp đất thẳng đứng thành công sau khi đạt độ cao 744 m. Hai năm sau, thành công này lại được tái hiện bởi mẫu New Shepard của Blue Origin.

Chính SpaceX và Blue Origin đã tạo nên cơn sốt VTVL. NASA đang theo đuổi dự án Morpheus của riêng họ – một thiết bị VTVL sử dụng nhiên liệu sạch, tự động hạ cánh và còn được trang bị cả công nghệ nhận diện nguy cơ. Trong khi đó, ba cơ quan không gian Đức, Pháp và Nhật đang hợp tác với nhau để cùng phát triển mẫu CALLISTO. Ngoài ra, startup vũ trụ tư nhân LinkSpace của Trung Quốc còn tuyên bố đã thử nghiệm thành công một thiết bị VTVL; và ISRO (Cơ quan Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ) cho biết sẽ theo đuổi dự án tương tự.