Những thách thức con người phải vượt qua trên sao Hỏa

Phi hành gia Mark Watney trong bộ phim The Martian mắc kẹt trên sao Hỏa. Ảnh: 20th Century Fox/Scott Free

Sau khi công bố thông tin phát hiện nước chảy trên bề mặt sao Hỏa, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Quốc gia Mỹ (NASA) cho biết họ dự định sẽ đưa người lên sao Hỏa vào thập niên 2030, ABC đưa tin.

Trong khi chờ đợi, nhiều công nghệ sẽ được thử nghiệm tại Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) như khám phá bề mặt sao Hỏa bằng robot đổ bộ, phát triển trang phục không gian, phương tiện thăm dò, nơi trú ẩn, giúp các phi hành gia sống và làm việc ở sao Hỏa.

Dưới đây là những bước chuẩn bị cần thiết cho hành trình chinh phục sao Hỏa của con người, theo chuyên giaJonathan Clarke đến từ Hiệp hội Hỏa tinh Australia.

Sống sót lâu trong vũ trụ

Bất kỳ hành trình nào của con người tới sao Hỏa đều cần khoảng thời gian ít nhất là hai năm rưỡi (6 tháng để bay tới đó, 6 tháng quay trở về nhà và một năm rưỡi trên bề mặt sao Hỏa), trong khi chờ đợi sao Hỏa và Trái Đất di chuyển trở lại vị trí quỹ đạo thích hợp cho chuyến bay trở về.

"Chúng ta không biết con người sẽ thích nghi ra sao với môi trường trọng lực ở sao Hỏa trong khoảng thời gian dài. Trọng lực tại đây chỉ bằng 38% so với Trái Đất", Clarke nói. "Hơn 30 người đã trải qua hơn một năm trong không gian, vì vậy chúng ta biết cách để tồn tại dưới điều kiện trọng lực rất yếu thông qua các bài tập luyện".

Tiến sĩ Clarke thừa nhận, nhiều thí nghiệm cần được tiến hành trên ISS nhằm nâng cao hiểu biết của chúng ta về việc cơ thể người thích ứng với điều kiện trọng lực yếu.

"Chúng ta cần có đủ dữ liệu về mức độ bài tập luyện mà con người phải thực hiện, chế độ ăn uống đặc biệt và nhiều thứ khác. Tôi không nghĩ đó là vấn đề, nhưng là một ẩn số", Clarke giải thích.

Hạ cánh một tàu vũ trụ lớn bằng máy bay Boeing 737

Vấn đề hạ cánh con tàu vũ trụ trọng tải lớn trên bề mặt hành tinh đỏ là "thách thức lớn nhất" chúng ta phải đối mặt, Clarke cho biết.

Mô phỏng tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity hạ cánh trên miệng núi lửa Gale. Ảnh: ABC News

"Tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity là thứ lớn nhất chúng ta từng hạ cánh trên hành tinh đỏ, với trọng tải hơn hai tấn thâm nhập vào bầu khí quyển sao Hỏa. Sau khi hạ cánh,bản thântàu thám hiểm Curiosity chỉ nặng hơn 900 kg, bằng một chiếc ôtô nhỏ gọn", Clarke giải thích.

"Khi chúng ta nói về việc đưa con người lên sao Hỏa, chúng ta đang đề cập đến một con tàu vũ trụ hạ cánh với khối lượng ít nhất từ 25 đến 60 tấn, tương đương với trọng tải chiếc máy bay Boeing 737. Không lý do gì khiến chúng ta không thể làm được điều này, nhưng nó sẽ là thách thức lớn".

Bước ra ngoài và khám phá

Nếu giả định bạn biết cách hạ cánh tàu vũ trụ an toàn trên sao Hỏa, thách thức tiếp theo sẽ là khám phá thế giới mới của bạn. Sao Hỏa có lực hấp dẫn chỉ bằng một phần ba Trái Đất, khí quyển có thành phần chủ yếu từ carbon dioxide, gây khó khăn cho việc đi bộ, chuyên chở bằng xe.

Trang phục không gian dùng để đi bộ trên Mặt Trăng cũng như Trạm Vũ trụ Quốc tế nặng khoảng 200 kg và rất cồng kềnh. Nó không thích hợp nếu sử dụng ở sao Hỏa, Clarke nói.

"Những trang phục này thích hợp để mặc vài tháng trên trạm không gian, trong môi trường trọng lực yếu. Nhưng khi bạn đi ra ngoài khám phá sao Hỏa, trang phục cần phải nhẹ và linh hoạt, giúp bạn mặc chúng vài lần mỗi tuần mà không sợ bị rộp da hoặc chấn thương,"

"Nhiều mẫu trang phục không gian có chất liệu cứng và mềm đang được thử nghiệm, bao gồm trang phục đối áp cơ khí. Nó bao gồm những lớp áo quần bó sát cơ thể, tạo áp lực ổn định lên da. Tôi nghĩ đây sẽ là cách chúng ta áp dụng."

Clarke tin rằng, nếu chúng ta muốn di chuyển khoảng cách xa 100 km so với nơi hạ cánh, chúng ta cần một phương tiện tốt hơn chiếc xe thăm dò Mặt Trăng trong sứ mệnh Apollo.

"NASA đang hoàn tất thử nghiệm Phương tiện Thám hiểm Không gian (SEV), một chiếc xe 12 bánh gọi là Chariot, kể từ năm 2008", Clarke nói.

Phương tiện Thám hiểm Không gian Chariot của NASA. Ảnh: NASA

Vì không có bầu khí quyển bảo vệ giống Trái Đất, phi hành gia trên sao Hỏa phải tiếp xúc trực tiếp với bức xạ vũ trụ. Tuy nhiên, Clarke cho biết đây không phải là vấn đề lớn giống như nhiều người nghĩ.

"Con người ở quỹ đạo thấp của Trái Đất sẽ tiếp xúc với nhiều lượng bức xạ Mặt Trời và khoảng 60% tia bức xạ vũ trụ, giống như môi trường không gian liên hành tinh. Vì vậy, nếu có ai trải qua hơn 240 ngày trên ISS, người đó đã tiếp xúc với lượng bức xạ tương đương với những gì họ nhận được trong một con tàu vũ trụ đi tới sao Hỏa có lớp vỏ bảo vệ", Clarke nói.

"Sự kết hợp giữa bầu khí quyển mỏng của sao Hỏa và tàu vũ trụ, hoặc nơi trú ẩn, sẽ bảo vệ phi hành gia khỏi bức xạ trong thời gian 18 tháng. Bức xạ là một tác nhân, nhưng theo quan điểm của tôi, nó sẽ không ngăn cản được chuyến thám hiểm của con người".

Cung cấp nhiên liệu, nước, oxy và thức ăn

Có nhiều lựa chọn để chế tạo nhiên liệu trên sao Hỏa. Một ý tưởng được đưa ra liên quan đến việc phân tách nước đóng băng ở đây thành hydro và oxy. Chúng có thể dùng làm nhiên liệu, cung cấp nước và khí thở cho phi hành đoàn.

"Bạn có thể tách nước trong bầu khí quyển sao Hỏa, hoặc mang theo hydro từ Trái Đất rồi cho nó phản ứng với CO2 trên hành tinh đỏ, tạo ra khí metan và oxy", Clarke nói.

"Nếu bạn chế tạo được 50 tấn nhiên liệu, bạn cũng có khả năng tạo ra nhiều hơn một vài tấn để giúp phi hành đoàn sống sót, hoặc cung cấp năng lượng cho các phương tiện khám phá bề mặt. Một khi bạn thành công, việc sinh sống trên sao Hỏa trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Vì vậy, trước khi bạn đưa người lên sao Hỏa, bạn cần gửi một nhà máy sản xuất tự động tới bề mặt hành tinh này. Nó sẽ tạo ra nhiên liệu, nước, oxy cho bạn."

Theo Clarke, trong khi quá trình tạo ra nhiên liệu trên sao Hỏa có vẻ kinh tế hơn thì vấn đề thực phẩm là thách thức lớn hơn mà chúng ta phải đối mặt.

Các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế ăn thử rau diếp. Ảnh: NASA

NASA gần đây đã trồng thử nghiệm rau diếp trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Clarke tin rằng, trồng trọt sẽ là một trong các dự án nghiên cứu được thực hiện bởi những người đầu tiên tới sao Hỏa.

"Để thực sự trồng đủ lượng lương thực cần thiết, cần diện tích vài trăm mét vuông cho mỗi người. Những biến đổi bất thường của cây trồng có thể khiến chúng không thể phát triển trên đất sao Hỏa. Trọng lực, chất gây ô nhiễm trong đất cũng có khả năng làm cây bị ức chế sinh trưởng. Vì vậy, sẽ dễ dàng hơn nếu bạn mang thức ăn theo", Clarke nói.

Không giống như việc vận chuyển nhiên liệu với khối lượng rất nặng, vận chuyển thực phẩm từ Trái Đất sẽ gặp ít vấn đề hơn.

"Mỗi người một ngày dùng chưa đầy một kg thực phẩm khô. Vì vậy, 6 người trong nhiệm vụ kéo dài 1.000 ngày cần 6 tấn lương thực, tương đương với kích thước một căn phòng nhỏ, và nằm trong khả năng vận chuyển hàng hóa của tàu không gian", Clarke giải thích.

Quay về Trái Đất

Sau khi sinh sống ở hành tinh đỏ khoảng một năm rưỡi, các phi hành gia sẽ quay về nhà trong chuyến hành trình kéo dài 6 tháng. Do tác động của lực hấp dẫn, việc khởi hành trên Hỏa sẽ dễ dàng hơn so với khởi hành từ Trái Đất nhưng khó khăn hơn so với Mặt Trăng.

"Vần đề chỉ là chế tạo một tàu vũ trụ nhỏ gọn đưa bạn đến quỹ đạo của sao Hỏa. Tại đây, bạn có thể liên kết nó với một tàu vũ trụ có chức năng đưa bạn quay về Trái Đất. Quá trình trở về nhà sẽ mất ít năng lượng và dễ dàng hơn hành trình đi đến sao Hỏa. Tuy nhiên, hiện chúng ta vẫn chưa thực hiện được điều này", Clarke nói.

Cuối cùng, Clarke cho rằng thách thức lớn nhất đối với sứ mệnh tới sao Hỏa là các quyết định chính trị-xã hội. Ông nêu câu hỏi: "Chúng ta liệu có cam kết thực hiện nó như một dự án lâu dài, hay chỉ cắm cờ và ghi lại dấu chân như Mặt Trăng?"