Chương trình Artemis 93 tỉ USD: Đưa con người trở lại Mặt trăng

Trong tòa nhà lớn nhất của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy, Florida, là tên lửa cao gần 100 mét, lớn nhất và mạnh nhất mà cơ quan này từng chế tạo. Đây sẽ là phương tiện vận tải phục vụ chương trình không gian Artemis, đặt theo tên chị em sinh đôi của Apollo trong thần thoại Hy Lạp.

Chương trình Artemis chính thức được khởi động vào năm 2017, khi tổng thống Donald Trump ký một chỉ thị, trong đó yêu cầu NASA tập trung vào việc đưa phi hành gia lên Mặt trăng. Nhưng nguồn gốc của ý tưởng này đã có từ năm 2004, khi tổng thống George W. Bush xác định việc các phi hành gia trở lại Mặt trăng là ưu tiên, và sau đó mới là sao Hỏa. Từ đó, NASA bắt đầu thiết kế tên lửa hạng nặng có thể đưa người và hàng hóa vượt ra ngoài quỹ đạo thấp của Trái đất.

Cuối năm nay, tên lửa khổng lồ của NASA, có tên là Hệ thống Phóng Không gian (SLS), sẽ thực hiện nhiệm vụ Artemis 1, nhiệm vụ đầu tiên trong chương trình. Artemis 1 sẽ bay xung quanh Mặt trăng, không có phi hành đoàn, và quay trở lại sau 26 đến 42 ngày.

Theo NASA, chương trình này sẽ có hiệu quả thúc đẩy giáo dục, khoa học và nâng cao nhận thức của cộng đồng, giống như cách Apollo - chương trình không gian ra đời từ cuộc chạy đua khám phá vũ trụ trong thời kỳ chiến tranh lạnh giữa Mỹ và Liên Xô - đã truyền cảm hứng cho một thế hệ các nhà khoa học và kỹ sư. Chương trình lần này có thể ý nghĩa hơn nữa, vì Apollo chỉ đưa 12 người đàn ông da trắng đi bộ trên bề mặt Mặt Trăng, còn Artemis sẽ đưa người phụ nữ đầu tiên và người da màu đầu tiên lên Mặt trăng, theo NASA. Phi hành đoàn Artemis dự kiến sẽ bao gồm một số phụ nữ da màu, trong đó có nhà địa chất hành tinh Jessica Watkins, người đã lên Trạm vũ trụ quốc tế vào ngày 27/4.

Artemis cũng sẽ mở đường cho nhiều kiến thức khoa học. Con người hoặc tàu đổ bộ chưa từng khám phá cực nam của Mặt Trăng. Bởi vì ánh sáng mặt trời không bao giờ chiếu tới cực nam, một số khu vực có thể đã bị đóng băng suốt hàng tỷ năm; các khu vực này có thể chứa nước đóng băng và các hợp chất khác hiếm gặp trên Mặt trăng khô cằn. Nếu tìm ra những hợp chất này, các nhà khoa học có thể hiểu sâu hơn về nguồn gốc và sự tiến hóa của Mặt trăng, cũng như lịch sử rộng lớn hơn của Hệ Mặt trời, bao gồm cả Trái đất.

Để chuẩn bị cho nhiệm vụ cột mốc vào năm 2025, NASA đã bắt đầu triển khai Dịch vụ vận tải thương mại Mặt trăng, thuộc chương trình Artemis, theo đó sẽ thuê các công ty tư nhân đưa các thiết bị khoa học lên Mặt trăng để thu thập thông tin.

Không giống như thời của Apollo, Artemis đang diễn ra trong thời đại các công ty hàng không vũ trụ tư nhân đang phát triển các tên lửa nhỏ hơn của riêng họ và có thể tự đổ bộ Mặt trăng. Hai “đơn đặt hàng” đầu tiên, do hai công ty Intuitive Machines và Astrobotic thực hiện, sẽ mang các thiết bị của NASA lên Mặt trăng vào cuối năm nay. Tàu đổ bộ của Intuitive Machines sẽ hạ cánh vào một vùng tối có tên là Oceanus Procellarum, mang theo máy quay chuyên dụng của NASA ghi lại cách bụi Mặt trăng di chuyển khi tàu đổ bộ hạ cánh. Tàu đổ bộ của Astrobotic sẽ hạ cánh xuống Lacus Mortis, một đồng bằng núi lửa ở bán cầu bắc của Mặt trăng, mang theo máy đo khối phổ của NASA đo lường ảnh hưởng của khí thải từ quá trình hạ cánh đến tính chất hóa học của bụi Mặt trăng. Ít nhất năm tàu đổ bộ nữa sẽ hạ cánh trên Mặt trăng trong những năm tới, mỗi tàu sẽ đến một địa điểm khác nhau và mang theo các công cụ khoa học khác nhau.

Trong số đó sẽ có Tàu thám hiểm thăm dò địa cực (VIPER) do NASA thiết kế, có nhiệm vụ tìm hiểu nước đóng băng Mặt trăng, một trong những đối tượng hấp dẫn nhất đối với các nhà khoa học. Astrobotic sẽ phụ trách đưa VIPER lên cực nam Mặt trăng, tìm kiếm nước và các chất bay hơi khác bị đóng băng trong bụi Mặt trăng, khoan lấy mẫu băng và phân tích. NASA muốn VIPER thu thập thông tin về sự phân bố nước và các chất bay hơi đóng băng, vì bất kỳ lượng nước nào cũng có thể là nguồn tài nguyên cho các phi hành đoàn Mặt trăng trong tương lai, và các chất này cũng là mục tiêu khoa học quan trọng của phi hành đoàn Artemis khi họ đổ bộ vào năm 2025.

Các phi hành gia Apollo chưa bao giờ đến gần các cực của Mặt trăng. Vì vậy, các phi hành gia Artemis sẽ là những người đầu tiên khám phá các khu vực quan trọng này. Địa điểm hạ cánh của nhiệm vụ Artemis 3 - nhiệm vụ đầu tiên trong chương trình Artemis đưa các phi hành gia lên Mặt trăng, theo kế hoạch lạc quan nhất là vào năm 2025 - vẫn chưa được xác định cụ thể nhưng một ứng viên là miệng núi lửa Shackleton rộng 21 km, nằm ở cực nam và được đặt theo tên của nhà thám hiểm Nam Cực Ernest Shackleton. Ở đó, các phi hành gia có thể tìm kiếm các chất bay hơi và còn có thể thu thập đá sót lại từ đại dương magma từng bao phủ Mặt trăng. Ngoài ra, vụ va chạm đã tạo ra Shackleton làm lộ ra các phần của lớp vỏ Mặt trăng cổ đại.

Sống và làm việc gần cực nam Mặt trăng đi kèm với những thách thức không nhỏ. Vì Mặt trăng không nghiêng trên trục của nó, giống như Trái đất, nên không phải lúc nào ánh sáng Mặt trời cũng chiếu tới các cực. Một số khu vực được chiếu sáng vĩnh viễn và những khu vực khác ở trong bóng tối vĩnh viễn. Nhìn từ Mặt trăng, sẽ chỉ thấy Mặt trời đi theo một vòng cung rất nhỏ ngay phía trên đường chân trời. Vì Mặt trời quá thấp so với đường chân trời và vì cảnh quan Mặt trăng quá hiểm trở, nhiều địa hình, chẳng hạn như các ngóc ngách trong các miệng núi lửa sâu, luôn nằm trong bóng tối.

Vì vậy, NASA đang thiết kế các bộ đồ vũ trụ dành riêng cho chương trình Artemis có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ rất lớn từ các vùng sáng vĩnh viễn sang các vùng tối vĩnh viễn và ngược ngại. Máy ảnh cũng sẽ cần có dải nhạy sáng rộng để hoạt động được cả trong bóng tối và dưới ánh sáng mặt trời chói chang. Ngay cả việc đi lại trên bề mặt cũng sẽ là một thách thức vì ở nhiều vị trí rất khó xác định phương hướng, giống như đi trong bóng đêm mà chỉ cầm một chiếc đèn pin, theo các nhà khoa học huấn luyện phi hành gia NASA.

Các phi hành gia Artemis sẽ được đào tạo vào ban đêm, ở những cảnh quan hiểm trở trên Trái đất, để chuẩn bị cho những điều kiện mà họ có thể gặp phải trên Mặt trăng. Nhưng ngoài ra khi thực hiện nhiệm vụ, họ cũng sẽ có sự trợ giúp của hệ thống ánh sáng nhân tạo, tia laser, bản đồ và các công cụ hỗ trợ kỹ thuật khác, đây là lợi thế so với các phi hành gia Apollo.

Ngoài một nhiệm vụ hạ cánh ở cực nam, chương trình Artemis dự kiến ​​sẽ có các nhiệm vụ đưa phi hành gia đến các vùng khác của Mặt trăng, thậm chí là xây dựng một căn cứ trên Mặt trăng và một trạm vũ trụ nhỏ quay quanh Mặt trăng có tên là Gateway. Các bộ phận cấu thành Gateway sẽ bắt đầu phóng vào không gian vào năm 2024.

Artemis đang phải đối mặt với nhiều thách thức, đáng quan tâm hơn cả là chi phí. Liệu Quốc hội Mỹ có sẵn sàng trả chi vài tỷ USD cho mỗi chuyến bay trong chương trình hay không? Mỗi lần phóng một nhiệm vụ Artemis ước tính tiêu tốn hơn 4 tỷ USD, tương đương với một phần sáu ngân sách của NASA. Toàn bộ chương trình, kể từ năm tài chính 2012 và kéo dài đến cuối năm tài chính 2025, ước tính trị giá 93 tỷ USD. Ngoài ra, còn có các khó khăn kỹ thuật. SLS chỉ đưa các phi hành gia từ Trái đất đến quỹ đạo Mặt trăng, tàu đổ bộ đưa họ xuống bề mặt Mặt trăng sẽ do SpaceX chế tạo, và chưa rõ tàu này có xong kịp thời hạn hay không.

Nhiều nhà khoa học Mặt trăng nói rằng họ rất háo hức, dù chương trình tiến triển đến đâu, và hy vọng con người sẽ có sự hiện diện lâu dài trên Mặt trăng. David Kring, nhà địa chất tại Viện Hành tinh và Mặt trăng ở Houston, cho biết: “Apollo thực sự là một thành công đáng kinh ngạc. Tôi muốn thấy Artemis làm điều tương tự cho nước Mỹ và thế giới ngày nay. Tôi nghĩ rằng nhân loại sẽ được hưởng lợi từ nó.”