Trong khi camera của tàu vũ trụ Nga-Âu ExoMars gửi hình ảnh đầu tiên của Hành tinh Đỏ đến Trái đất, Hoa Kỳ đang tiến hành gửi một chuyến thám hiểm có người lái hoàn chỉnh lên Sao Hỏa. Tại sao người Mỹ cần nó, một dự án như vậy sẽ tốn bao nhiêu tiền và liệu Nga có dự định tham gia vào nó hay không là những câu hỏi cần có câu trả lời.
Nhiệm vụ của một chiếc máy bay có người lái lên sao Hỏa được Tổng thống Barack Obama đặt ra vào năm 2010. Sau đó, ông vẽ ra kế hoạch hành động sau trước NASA: vào năm 2025, thực hiện một chuyến bay có người lái đến một tiểu hành tinh gần Trái đất, vào giữa những năm 2030 - tới sao Hỏa, sau đó sẽ thực hiện một sứ mệnh hạ cánh. Cho đến nay, chúng ta có thể nói rằng NASA nói chung phù hợp với dòng thời gian đã lên kế hoạch. Đồng thời, cơ quan này có kế hoạch không chỉ là một chuyến bay ngang qua Hành tinh Đỏ, mà còn là một chuyến thăm tới vệ tinh tự nhiên Phobos của nó.
Đến nay, cơ quan này đã xác định được 6 yếu tố cơ bản cần thiết cho một chuyến bay tới sao Hỏa, bao gồm cả việc hạ cánh. Đó là phương tiện phóng hạng nặng SLS, tàu vũ trụ Orion, mô-đun sống Transheb (dành cho chuyến bay dọc theo tuyến Trái đất-Sao Hỏa-Trái đất), tàu đổ bộ, sân khấu cất cánh và hệ thống đẩy điện mặt trời (SEP). Theo một trong những ước tính sơ bộ, 15 đến 20 tấn hàng hóa và thiết bị sẽ cần phải được chuyển đến bề mặt của Hành tinh Đỏ để đảm bảo cho con người hạ cánh đầu tiên trên bề mặt của nó. Tuy nhiên, đại diện NASA công bố con số từ 30 tấn trở lên, tính riêng trọng lượng của giai đoạn cất cánh dự kiến là 18 tấn, trọng lượng của tàu đổ bộ ít nhất là 20 tấn. Để đưa những phần tử này vào không gian, cần ít nhất 6 lần phóng tàu sân bay hạng nặng / siêu trọng SLS với sức chở từ 70 đến 130 tấn. Trong nỗ lực tiết kiệm thời gian và tiền bạc trong việc phát triển và sản xuất loại "xe tải hạng nặng" này, NASA đã sử dụng công nghệ và thiết bị còn sót lại từ tàu con thoi, bao gồm động cơ, bình nhiên liệu và tên lửa đẩy dạng rắn "tàu con thoi".
Các phần tử của phức hợp sao Hỏa sẽ tập hợp thành một nhóm không phải ở quỹ đạo gần trái đất, mà ở điểm Lagrange L-2. Nó nằm cách Trái đất một triệu rưỡi km, phía sau phía xa của Mặt trăng, với mức độ va chạm 61.500. NASA gọi L-2 không gì khác hơn là một "bãi thử nghiệm", qua đó nhấn mạnh rằng không chỉ việc lắp ráp, mà cả việc thử nghiệm công nghệ sao Hỏa cũng sẽ được thực hiện ở đó.
Các phương tiện truyền thông Mỹ và quốc tế đã nhiều lần, bao gồm cả việc tham khảo một số nguồn của NASA, đề cập đến khả năng người Mỹ quay trở lại mặt trăng để chuẩn bị cho chuyến thám hiểm Sao Hỏa. Tuy nhiên, đây không phải là một câu hỏi bây giờ. Là một trong những chuyên gia hàng đầu của Mỹ trong lĩnh vực chính sách không gian, John Logsdon nói với tờ VZGLYAD rằng việc chế tạo tàu đổ bộ mặt trăng không nằm trong kế hoạch của NASA. Tuy nhiên, không loại trừ khả năng Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) sẽ quyết định chuyến bay lên mặt trăng. Và trong trường hợp ESA chế tạo tàu đổ bộ, Hoa Kỳ có thể tham gia vào dự án mặt trăng của châu Âu, có thể cung cấp SLS để cung cấp mô-đun này cho một vệ tinh tự nhiên của Trái đất.
Ba bước tới sao Hỏa
Phương tiện phóng mạnh nhất trong lịch sử du hành vũ trụ
NASA gọi bước đầu tiên của nó là "dựa vào Trái đất." Nó bao gồm thực hành các hoạt động cần thiết và tích lũy kinh nghiệm cần thiết trong quỹ đạo trái đất thấp bằng cách sử dụng ISS. Ngoài ra, là một phần của bước này, cơ quan này đang phát triển các cách thức và phương pháp sử dụng tài nguyên sao Hỏa ngẫu hứng (ISRU) để lấy nhiên liệu và các vật liệu cần thiết khác. Hoạt động này khá bổ ích khi bạn cho rằng chặng cất cánh nặng 18 tấn sẽ cần 33 tấn nhiên liệu, và NASA dự định sẽ chiết xuất nó từ carbon dioxide và nước có trên Hành tinh Đỏ.
Bước thứ hai được gọi là "địa điểm thử nghiệm", như đã lưu ý, được đặt tại điểm L-2. Với sự trợ giúp của một thiết bị tự động, người ta lên kế hoạch chụp một tiểu hành tinh gần đó, tiểu hành tinh này sẽ được chuyển đến thời điểm này, nơi nó được kiểm tra bởi phi hành đoàn tàu vũ trụ Orion.
Bước thứ ba được gọi là "độc lập với Trái đất." Chúng ta đã nói về việc nghiên cứu và phát triển trực tiếp Hành tinh Đỏ. Nó bao gồm sự sống trên sao Hỏa, việc sử dụng nhiều tài nguyên trên sao Hỏa và việc truyền tải thông tin khoa học về Trái đất thường xuyên bằng các hệ thống liên lạc tiên tiến.
Nó đáng để xem xét chi tiết hơn về vai trò của "Orion". Mặc dù bề ngoài nó giống một phiên bản phóng to của tàu vũ trụ lớp Apollo dùng một lần cổ điển (đôi khi Orion được gọi đùa là "Apollo trên steroid"), chiếc "taxi" mới dành cho các phi hành gia NASA sẽ có thể tái sử dụng - nó được lên kế hoạch sử dụng cùng một phương tiện giao thông gốc lên đến mười lần. Đồng thời, "Orion" sẽ được phân biệt bởi "sức chứa hành khách" tăng lên và sẽ có thể tiếp nhận tối đa 7 thành viên phi hành đoàn.
Nhưng đây không phải là tính năng chính của Orion. Theo Charles Precott, phó chủ tịch của Orbital ATK, công ty phát triển tên lửa đẩy nhiên liệu rắn 5 đoạn cho SLS, con tàu sẽ trở thành một phần của tổ hợp sao Hỏa liên hành tinh. Các hệ thống của nó, bao gồm hệ thống hỗ trợ sự sống (chất làm mát) và bảo vệ chống lại bức xạ, sẽ được tích hợp vào tổ hợp này để tăng độ tin cậy của nó.
Thống kê thành công phóng vào vũ trụ ở các quốc gia khác nhau
Tài nguyên ước tính của "Orion" không dưới 1000 ngày. Nó được thiết kế để đi vào bầu khí quyển của Trái đất với tốc độ cao hơn, chẳng hạn như khi quay trở lại từ L-2 hoặc sao Hỏa. Ngoài ra, con tàu sẽ trở thành nơi trú ẩn bổ sung cho thủy thủ đoàn trong trường hợp có sự cố xảy ra. Precott đưa ra ví dụ về tàu Apollo 13, phi hành đoàn của tàu sau vụ nổ bình dưỡng khí trong mô-đun chỉ huy trong chuyến bay lên Mặt trăng đã được cứu phần lớn nhờ hệ thống đẩy và làm mát của tàu đổ bộ Mặt Trăng. Mô-đun này, mặc dù nó không được thiết kế để hoạt động trong chuyến bay dọc theo tuyến Trái đất-Mặt trăng-Trái đất, trong một tình huống quan trọng đã thực hiện thành công các chức năng bất thường đối với nó.
Chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của Orion diễn ra tự động vào tháng 12 năm 2014, khi nó được phóng từ phương tiện phóng Delta IV Heavy. Chuyến tiếp theo được lên kế hoạch vào tháng 9 năm 2018, Orion (vẫn chưa có phi hành đoàn) sẽ bay theo quỹ đạo vòng tròn với sự hỗ trợ của tàu sân bay SLS, mà đây sẽ là lần phóng đầu tiên. Và chuyến bay có người lái đầu tiên của tàu vũ trụ - trực tiếp lên Mặt trăng - được lên kế hoạch vào năm 2021–2023.
Nỗi sợ hãi và thực tế
Phi hành đoàn bay trên quỹ đạo thấp của Trái đất được bảo vệ khỏi bức xạ vũ trụ bởi từ trường Trái đất. Các phi hành gia hướng đến Mặt trăng và sao Hỏa nói riêng bị tước quyền bảo vệ này. Tuy nhiên, theo Scientific American, trích dẫn dữ liệu từ Curiosity rover, nguy cơ bức xạ từ không gian sâu không quá lớn để trở thành trở ngại cho việc thực hiện chuyến thám hiểm Sao Hỏa. Vì vậy, các phi hành gia dành 180 ngày để đến sao Hỏa, cùng số tiền để trở về từ đó, và cũng dành 500 ngày trên bề mặt Hành tinh Đỏ, sẽ nhận được tổng liều bức xạ trong khu vực là 1,01 sievert. Theo các tiêu chuẩn của ESA, một phi hành gia không được nhận nhiều hơn một sievert trong tất cả các chuyến bay của mình. Liều lượng này, theo các bác sĩ, làm tăng nguy cơ ung thư lên 5%. NASA có những tiêu chuẩn khắt khe hơn: nguy cơ mắc bệnh ung thư của một phi hành gia trong toàn bộ thời gian hoạt động nghề nghiệp của anh ta không được vượt quá 3%. Tuy nhiên, theo Don Hassler, một trong những thành viên của nhóm nghiên cứu Curiosity, 5% là “một con số hoàn toàn có thể chấp nhận được”.
Phát biểu tại hội nghị Người lên Sao Hỏa (H2M) ở Washington vào tháng 5 này, Scott Hubbard, trước đây chịu trách nhiệm về các dự án Sao Hỏa của NASA và hiện là giáo sư tại Đại học Stanford, đã dẫn lời Bác sĩ trưởng của NASA Richard Williams nói rằng “hiện tại không có mối nguy hiểm nào đối với sức khỏe phi hành đoàn. sẽ ngăn cản một sứ mệnh có người lái tới sao Hỏa. Williams thừa nhận có một số rủi ro về sức khỏe đối với các phi hành gia, nhưng NASA sẵn sàng chấp nhận nó, đặc biệt là khi cơ quan này liên tục phát triển các phương pháp mới để giảm thiểu nó. Ví dụ, NASA hiện đang thử nghiệm một vật liệu được làm từ ống nano boron nitride hydro hóa (BNNT) cho thấy các đặc tính chống bức xạ rất hứa hẹn.
Tuy nhiên, theo Andy Weier, tác giả của cuốn sách "The Martian", dựa trên bộ phim cùng tên được thực hiện, người hùng của anh ta chắc chắn sẽ bị ung thư trong thời gian ở trên bề mặt Hành tinh Đỏ. Ai ở gần sự thật hơn - các nhà khoa học hay nhà văn khoa học viễn tưởng, thời gian sẽ trả lời.
Khi nào, bao nhiêu và với ai
NASA hiện đang tuân thủ lịch trình sau đây cho việc thăm dò và thám hiểm sao Hỏa có người lái. Từ năm 2021 đến năm 2025, ít nhất 5 sứ mệnh có người lái lên không gian Mặt Trăng đã được lên kế hoạch, bao gồm cả việc "bắt giữ" và nghiên cứu tiểu hành tinh. Vào năm 2033, các phi hành gia dự kiến sẽ đến Phobos và vào năm 2039, họ dự kiến sẽ bước lên bề mặt sao Hỏa lần đầu tiên. Một cuộc thám hiểm thứ hai sẽ đổ bộ lên sao Hỏa vào năm 2043.
Để hỗ trợ cho cuộc "tấn công" có người lái của Hành tinh Đỏ từ năm 2018 đến năm 2046, ít nhất 41 tàu sân bay loại SLS sẽ phải được phóng lên. Không loại trừ khả năng cần thiết phải bổ sung các tàu sân bay đã hoạt động thuộc loại Delta-4 và Atlas-5 (nếu loại này nhận được động cơ của Mỹ thay vì động cơ của Nga và vẫn đang hoạt động). Chúng sẽ được sử dụng chủ yếu để phóng các phương tiện tự động lên Sao Hỏa và Sao Hỏa sẽ được giao phó chức năng “khai thác” thông tin khoa học để giúp các cuộc thám hiểm có người lái.
Tất nhiên, số lượng tàu sân bay và loại của chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào những thay đổi được thực hiện đối với cấu hình của các nhiệm vụ có người lái trên sao Hỏa. Có một lựa chọn trong đó chỉ cần 32 tàu sân bay loại SLS (không tính năm cho các chuyến thám hiểm vòng tròn nói trên): mười để hỗ trợ sứ mệnh có người lái tới Phobos, mười hai cho chuyến hạ cánh đầu tiên của các phi hành gia lên sao Hỏa và mười chiếc nữa cho chuyến thứ hai.
Câu hỏi đặt ra là: tất cả những khoản này sẽ tốn bao nhiêu và liệu Hoa Kỳ có “tự mình” kéo những khoản chi như vậy không? Theo một nhóm chuyên gia của NASA, cũng như các đại diện của ngành công nghiệp và học viện Hoa Kỳ, việc đưa các phi hành gia lên sao Hỏa sẽ chỉ tốn một phần nhỏ so với chi phí phát triển và sản xuất máy bay chiến đấu F-35 thế hệ thứ sáu. quản lý của Hoa Kỳ, cuối cùng chương trình F-35 có thể tiêu tốn một nghìn tỷ đô la) và sẽ không vượt quá 100 tỷ đô la. Con số này cũng giống như Mỹ đã chi cho chương trình ISS cho đến nay. Đến năm 2024, chuyến bay của trạm sẽ hoàn thành và NASA sẽ không còn chi gần 4 tỷ USD hàng năm cho hoạt động của nó nữa. Như vậy, trong 10 năm tách biệt thời điểm kết thúc quỹ đạo quay quanh Trái đất của trạm và thời điểm bắt đầu sứ mệnh tới Phobos, số tiền tiết kiệm được sẽ lên tới khoảng 40 tỷ USD, và Mỹ sẽ phải tìm thêm 60 USD. tỷ để thực hiện các kế hoạch sao Hỏa của nó.
Nói về chi phí của sứ mệnh sao Hỏa, các chuyên gia nhấn mạnh rằng nó có thể được giảm nhiều hơn nữa nếu các bên quốc tế tham gia vào dự án. Câu hỏi rõ ràng là: liệu Nga có nằm trong số đó, hiện là một trong những đối tác lớn nhất của Mỹ trong lĩnh vực không gian và có tiềm năng không gian lớn (đặc biệt là trong lĩnh vực máy bay có người lái)? Nhưng nếu Hoa Kỳ có những kế hoạch như vậy đối với Nga, thì họ vẫn được giữ bí mật trong thời điểm hiện tại.
Vào cuối tháng 5 năm nay, tờ Space News đã đưa ra quan điểm của người đứng đầu NASA Charles Bolden về tương lai của hợp tác quốc tế trong không gian. Ông nói về tầm quan trọng của sự tương tác bên ngoài bầu khí quyển với châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc. Liên quan đến CHND Trung Hoa, Bolden đề cập rằng ông sẽ đến thăm nó vào cuối mùa hè, nhấn mạnh rằng sớm hay muộn Hoa Kỳ và Trung Quốc chắc chắn sẽ bắt đầu hợp tác chặt chẽ trong lĩnh vực không gian. Danh sách các đối tác không gian tiềm năng thậm chí còn bao gồm các quốc gia như Israel, Jordan và Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất. Nhưng Bolden không nói một lời nào về Nga. Có thể đơn giản là không có lý do gì cho điều này, nhưng có thể có một lời giải thích khác: mối quan hệ giữa Matxcơva và Washington trở nên trầm trọng hơn, cũng như việc Nga thiếu kỹ thuật và công nghệ cho không gian sâu (vì lợi ích của việc tiếp cận chúng, Hoa Kỳ có thể thiết lập sang một bên những khác biệt chính trị chung) không đóng góp vào lợi ích của Mỹ trong việc tiếp tục quan hệ đối tác với nước ta sau khi kết thúc chuyến bay trên ISS.
Cần phải nói thêm rằng, ngoài chương trình sao Hỏa của nhà nước Hoa Kỳ, còn có một chương trình tư nhân, mà SpaceX dự định thực hiện. Người đứng đầu công ty này, Elon Musk, đã công bố kế hoạch hạ cánh con tàu Dragon trên bề mặt Hành tinh Đỏ vào năm 2018 và cử người đến đó vào năm 2026.
Phát biểu tại hội nghị Người lên Sao Hỏa và nói về lý do tại sao Mỹ đang phấn đấu vì Hành tinh Đỏ, Charles Precott cho biết: “Những bước nhảy trong không gian chỉ xảy ra khi lợi ích chiến lược của đất nước đứng sau họ. Chúng tôi tới sao Hỏa vì chúng tôi muốn cho thế giới thấy khả năng của chúng tôi trong việc làm điều mà chưa ai từng làm trước đây, để chứng tỏ khả năng lãnh đạo không gian của chúng tôi và đảm bảo quyền tiếp cận thị trường vũ trụ toàn cầu, đạt doanh thu 330 tỷ đô la hàng năm. Như bạn có thể thấy, lời giải thích khá đơn giản. Và câu hỏi vô tình được đặt ra: liệu Nga có thực sự không có lợi ích chiến lược nào có thể thành hiện thực với sự trợ giúp của một dự án tiêu tốn đến hai Thế vận hội Sochi?
