Nhật Bản Sắp Phóng Tàu Thăm Dò Thu Thập Mẫu Vật Đầu Tiên Từ Mặt Trăng Sao Hỏa

Một tàu thăm dò của Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) có thể giải đáp những câu hỏi lâu đời về Sao Hỏa và các mặt trăng của nó. Sứ mệnh mang tên MMX (viết tắt của "Martian Moons eXploration") đặt mục tiêu thu thập ít nhất 10 gram mẫu vật từ Phobos, một trong hai mặt trăng quay quanh hành tinh Đỏ, và nếu thành công, đây sẽ là những tảng đá đầu tiên từ mặt trăng của Sao Hỏa được mang về Trái Đất.

Tuy nhiên, các mẫu vật này sẽ không đến nhanh chóng. Tàu thăm dò MMX sẽ mất khoảng một năm để tiếp cận Sao Hỏa. Sau đó, nó sẽ thu thập mẫu vật trong ba năm hoạt động trên quỹ đạo hành tinh Đỏ trước khi mất thêm một năm để quay trở về Trái Đất. Nếu mọi việc suôn sẻ, các nhà khoa học dự kiến sẽ nhận được đá mặt trăng vào năm 2031.

Nguồn Gốc Bí Ẩn Của Mặt Trăng Sao Hỏa

Một trong những câu hỏi thú vị nhất mà tàu thăm dò có thể trả lời là cách Phobos và Deimos – hai mặt trăng của Sao Hỏa – đã hình thành. Có hai giả thuyết chính. Một là các mặt trăng này ngưng tụ từ vật chất bị bắn ra trong một vụ va chạm khổng lồ với Sao Hỏa. Giả thuyết còn lại cho rằng chúng là các tiểu hành tinh từ vùng ngoài Hệ Mặt Trời bị lực hấp dẫn của Sao Hỏa bắt giữ.

Các mặt trăng này có màu tối, và đặc tính phản xạ ánh sáng của chúng khá giống với các tiểu hành tinh giàu nước và carbon. Tuy nhiên, quỹ đạo gần như tròn của chúng nằm dọc theo mặt phẳng xích đạo của Sao Hỏa, cùng chiều với chiều tự quay của hành tinh – điều này lại được giải thích tốt hơn bởi giả thuyết va chạm khổng lồ. Việc so sánh mẫu vật từ các mặt trăng của Sao Hỏa với những mẫu đá trước đó thu thập được từ bề mặt hành tinh Đỏ có thể giúp giải quyết cuộc tranh luận này.

Thử Thách Kỹ Thuật Lớn

Để mang đá từ mặt trăng Sao Hỏa về Trái Đất, cần phải vượt qua nhiều thách thức kỹ thuật đáng kể trong lĩnh vực bay vũ trụ và truyền thông. Khi phóng, tàu vũ trụ sẽ có khối lượng 4.480 kg. Hơn một nửa trọng lượng này là nhiên liệu, được chia thành ba kho dự trữ: một cho hành trình đi, một cho giai đoạn thăm dò, và một cho hành trình quay về. Khi đến gần Sao Hỏa, MMX sẽ tách bỏ tầng động cơ đẩy cho chặng đi sau khi nhiên liệu đã cạn; sau khi bay ngang qua Deimos, tầng thăm dò cũng sẽ được tách bỏ.

Tàu thăm dò do Mitsubishi Electric thiết kế sẽ hạ cánh xuống bề mặt Phobos, một quá trình tinh vi do kích thước nhỏ bé của mặt trăng này, với bán kính chỉ khoảng 11 km. (Để so sánh, Mặt Trăng của Trái Đất có bán kính hơn 1.700 km.) Các phương pháp hạ cánh được sử dụng trên Mặt Trăng của chúng ta phụ thuộc vào trọng lực riêng của nó, mạnh hơn khoảng 300 lần so với Phobos. Tuy nhiên, lực hấp dẫn của Phobos lớn hơn khoảng 50 lần so với tiểu hành tinh Ryugu – nơi JAXA trước đây đã từng hạ cánh thành công. Hạ cánh trên Ryugu đòi hỏi phải lơ lửng kéo dài, một phương pháp điển hình để hạ cánh trên các thiên thể nhỏ hơn, nhưng điều này không khả thi đối với MMX vì sẽ tiêu tốn quá nhiều nhiên liệu do lực kéo lớn hơn của Phobos.

Công Nghệ Điều Hướng Tự Động Cao Cấp

Để vượt qua thách thức này, tàu thăm dò được trang bị hệ thống điều hướng tự động có độ chính xác cao. Điều này rất cần thiết, vì tín hiệu vô tuyến sẽ mất tới 20 phút để truyền giữa Trái Đất và MMX. Do đó, tàu thăm dò phải tự quyết định và thực hiện các chuỗi thao tác hạ cánh, đáp xuống và sau đó cất cánh trở lại.

Trong quá trình hạ cánh, tàu sẽ so sánh địa hình bên dưới với dữ liệu địa hình của các miệng núi lửa trên Phobos, sử dụng thông tin này để điều chỉnh vị trí đến khu vực hạ cánh mục tiêu. Khi đạt đến độ cao dưới 300 mét, tàu cũng sẽ phát hiện liệu có bất kỳ phần nào của bề mặt thay đổi độ cao hay không, và đánh dấu những khác biệt đáng kể là khu vực nguy hiểm. Cơ chế này cho phép tàu, nếu cần thiết, thay đổi điểm hạ cánh hoặc hủy bỏ việc hạ cánh và tạm thời bay lên.

Vai Trò Của Robot IDEFIX Và Thiết Bị Thu Mẫu

Ngay trước khi tàu chính hạ cánh, robot thăm dò IDEFIX – do các cơ quan vũ trụ Pháp và Đức hợp tác phát triển – sẽ được triển khai lên bề mặt Phobos để tiến hành khoảng 100 ngày thăm dò độc lập. Việc khảo sát sơ bộ này của robot sẽ đóng vai trò như một "trinh sát" để đảm bảo an toàn hơn cho cú hạ cánh chính.

Sau khi tiếp đất, một cánh tay robot sẽ khoan các ống hình trụ vào bề mặt để thu thập mẫu vật. Tàu thăm dò cũng được trang bị một thiết bị do NASA phát triển, sử dụng luồng khí nitơ để thu thập các hạt mịn từ lớp bụi trên cùng. Dù Phobos có nguồn gốc từ va chạm với hành tinh Đỏ hay không, các chuyên gia tin rằng cát của Sao Hỏa có thể được thu thập từ bề mặt mặt trăng này. Theo thời gian, các tác động của thiên thạch đã bắn vật chất từ Sao Hỏa lên, phủ lên các mặt trăng của nó. Các nhà khoa học ước tính khoảng 0,1% mẫu vật thu được sẽ là mảnh vỡ từ chính Sao Hỏa.

Ý Nghĩa Và Kế Hoạch Phóng

Với chi phí khoảng 345 triệu USD, sứ mệnh này đánh dấu lần phóng tàu thăm dò Sao Hỏa đầu tiên của Nhật Bản sau 28 năm. Ngoài những hiểu biết khoa học mà nó hứa hẹn mang lại, từ góc độ kỹ thuật, sứ mệnh còn nhằm mục tiêu thử nghiệm các công nghệ mới có thể hỗ trợ cho việc thu thập mẫu vật và du hành khứ hồi tới Sao Hỏa trong tương lai.

MMX dự kiến sẽ được phóng từ Trung tâm Vũ trụ Tanegashima vào ngày 20 tháng 10 năm 2026.

Bài viết này được chuyển thể từ bài viết gốc của WIRED Japan sau khi đã được dịch và biên tập lại.