Trạm Vũ trụ Quốc tế: Chặng đường 20 năm con người trong không gian

Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Ảnh: NASA.

Vào ngày 2/11/2000, phi hành đoàn Expedition 1 bay đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) với sứ mệnh tạo ra một phòng thí nghiệm khoa học trên quỹ đạo thấp của Trái đất. Ba nhà du hành bao gồm William Shepherd tại Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) và Yuri Gidzenko, Sergei Krikalev tại Cơ quan vũ trụ Nga (Roscosmos) đã cập bến ISS sau hai ngày trên tàu Soyuz. Kể từ đó, con người đã sống và làm việc trên ISS trong suốt 20 năm qua.

ISS là dự án hợp tác giữa Mỹ, Canada, Nhật Bản, Nga và 11 quốc gia ở châu Âu. Những module đầu tiên của trạm ISS được phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa Proton của Nga vào tháng 11/1998. Trạm vũ trụ thực chất là khu phức hợp có chiều dài tương đương một sân bóng đá, sải cánh rộng 109m và nặng 450 tấn. Nó bay cách mặt đất khoảng 400km với vận tốc trung bình 28.000km/h.

Trạm ISS có năm phòng ngủ, một phòng tập thể dục, hai phòng tắm và cửa sổ lồi 360 độ cho phép phi hành gia dễ dàng quan sát Trái đất. Các tấm pin năng lượng Mặt trời khổng lồ cung cấp năng lượng cho ISS, trong khi động cơ tên lửa đẩy nhiên liệu lỏng giữ cho nó không bị mất độ cao.

Hơn 240 người từ 19 quốc gia đã đến ISS và thực hiện khoảng 3.000 nghiên cứu khác nhau. Thời gian lưu trú thông thường của một phi hành gia trên phòng thí nghiệm quỹ đạo là sáu tháng, NASA cho biết.

“Những người tham gia xây dựng ISS có lẽ khó tưởng tượng được rằng trạm vũ trụ đã có người sinh sống liên tục trong hai thập kỷ. Sau nhiều năm, nó vẫn ở trong tình trạng hoạt động rất tốt. Đây là dự án xây dựng phức tạp và táo bạo nhất trong không gian cho đến nay. Thật tuyệt vời khi các bộ phận ăn khớp với nhau một cách hoàn hảo và tất cả đều hoạt động ổn định”, cựu phi hành gia Michael López-Alegría của NASA, người từng thực hiện nhiệm vụ trên ISS, cho biết. [López-Alegría nổi tiếng là người thực hiện 10 chuyến đi bộ ngoài không gian với tổng thời gian 67 giờ 40 phút. Kỷ lục này chỉ kém nhà du hành vũ trụ người Nga Anatoly Solovyev với 16 chuyến đi bộ ngoài không gian trong thời gian 82 giờ 22 phút].

Nếu không có trạm vũ trụ, nhân loại sẽ thiếu những kiến thức cơ bản về bức xạ không gian, tác động của môi trường vi trọng lực đối với con người, cũng như gặp nhiều khó khăn trong việc thiết lập các hệ thống để hỗ trợ sự sống cho phi hành gia trong những chuyến thám hiểm không gian sâu [ví dụ đến Mặt trăng và sao Hỏa].

“Hiện nay, chúng ta vẫn chưa thể chế tạo các hệ thống hỗ trợ sự sống đáng tin cậy cho một sứ mệnh dài ngày tới sao Hỏa. Ví dụ máy lọc carbon dioxide (CO2) giúp giữ cho không khí luôn có đủ lượng oxy cần thiết trong thời gian dài mà không cần thay thế. Trạm vũ trụ là nơi tốt nhất để thử nghiệm những thứ như vậy”, López-Alegría nói.

Các thành tựu nghiên cứu lớn nhất của con người trên trạm vũ trụ liên quan đến sức khỏe, thuốc và vật liệu. “Chúng tôi đã học hỏi được nhiều điều từ hiện tượng giảm mật độ xương, thay đổi hệ vi khuẩn trong cơ thể và suy giảm hệ thống miễn dịch đối với các phi hành gia trên ISS. Chúng tôi đã sử dụng kiến thức đó để hiểu rõ hơn về bệnh loãng xương trên Trái đất và cách thức các tế bào ung thư hoạt động”, Robyn Gatens, giám đốc chương trình ISS của NASA, cho biết.

NASA lưu ý, trạm vũ trụ cũng có nhiều đóng góp vào việc nghiên cứu địa chất, đại dương và sông băng trên Trái đất. Các phi hành gia đã tiến hành thí nghiệm trồng rau, tìm hiểu tính chất của ngọn lửa và sóng siêu âm trong không gian, cũng như xác nhận những hiểu biết của con người về tia vũ trụ. Một nghiên cứu nổi bật gần đây là nuôi cấy mô người trong môi trường vi trọng lực.

Mặc dù sống trên quỹ đạo, nhưng các phi hành gia vẫn được hỗ trợ để thực hiện quyền công dân của mình như ở mặt đất. Năm 2004, phi hành gia Leroy Chiao trở thành người đầu tiên bỏ phiếu bầu Tổng thống Mỹ từ không gian. Năm nay, phi hành gia Kate Rubins cũng bỏ phiếu bầu Tổng thống Mỹ trên trạm vũ trụ vào ngày 22/10.

Tháng 3/2015, phi hành gia người Mỹ Scott Kelly đã thực hiện nhiệm vụ kéo dài một năm trên ISS và quay trở về Trái đất an toàn vào tháng 3/2016. Đây là kỷ lục về thời gian lưu trú lâu nhất của con người trên ISS. Để so sánh, hai phi hành gia Bob Behnken và Doug Hurley thực hiện nhiệm vụ ngắn nhất trên ISS [kéo dài 64 ngày] trong chuyến bay thử nghiệm của tàu vũ trụ Crew Dragon do công ty SpaceX chế tạo vào mùa hè năm 2020. Chuyến bay mang tên Demo-2 này đánh dấu lần đầu tiên phi hành gia được đưa lên quỹ đạo từ đất Mỹ kể từ chuyến bay bằng Tàu con thoi cuối cùng vào năm 2011. SpaceX trở thành công ty tư nhân đầu tiên đưa phi hành gia vào vũ trụ bằng phương tiện tự chế tạo.

Sau khi Mỹ ngừng chương trình tàu con thoi vào tháng 7/2011, tất cả các chuyến bay đưa người lên trạm ISS của họ đều được thực hiện ở sân bay vũ trụ Baikonur (Kazakhstan) trên các tàu vũ trụ của Nga. NASA phải chi trả cho Nga khoảng 75 triệu USD để đưa một phi hành gia lên trạm ISS. Với sự thành công của Demo-2, Mỹ sẽ chủ động hơn trong các sứ mệnh không gian của mình.

Chi phí vận hành ISS khá tốn kém, mỗi năm tiêu tốn của NASA khoảng 3 – 4 tỷ USD. Do đó trong tương lai, NASA mong muốn các công ty tư nhân sẽ tham gia xây dựng các phòng thí nghiệm trên quỹ đạo, khu nhà ở hoặc thậm chí là khách sạn trong vũ trụ. Axiom Space, công ty có trụ sở tại Houston, có kế hoạch phóng một module riêng để gắn vào trạm vũ trụ vào năm 2024.

NASA dự đoán trạm vũ trụ sẽ có tuổi thọ khoảng một thập kỷ nữa, mặc dù mốc thời gian có thể thay đổi. “Chúng tôi đã phân tích hoạt động các bộ phận của trạm vũ trụ và thấy rằng chúng vẫn hoạt động tốt cho đến ít nhất là năm 2028. Nhiều khả năng chúng tôi sẽ cập nhật mốc thời gian này đến năm 2032”, Gatens nói.

Nếu đến mốc thời gian trạm vũ trụ phải ngừng hoạt động, NASA có thể quyết định sử dụng lại các bộ phận của nó hoặc cho nó bốc cháy trong bầu khí quyển trước khi lao xuống Thái Bình Dương.