Tương lai của chương trình Artemis phụ thuộc vào giai đoạn tái nhập khí quyển

Tương lai của chương trình Artemis phụ thuộc vào giai đoạn tái nhập khí quyển

Đối với các nhà thiên văn học, kỹ sư và quản lý nhiệm vụ của NASA, điểm then chốt nhất của một chuyến đi đến Mặt Trăng không phải là các thao tác quanh vệ tinh này, mà là một khoảnh khắc ít được chú trọng hơn nhiều: quá trình tái nhập khí quyển. Nỗ lực cuối cùng này, kéo dài chưa đầy 20 phút, có thể định nghĩa lại toàn bộ chương trình Artemis.

Bốn phi hành gia của Artemis II là những người đầu tiên quay trở lại quỹ đạo Mặt Trăng sau 50 năm. Họ cũng là những người đầu tiên quay trở lại Trái Đất bằng một tàu vũ trụ mới sẽ đạt tốc độ khoảng 11 km mỗi giây—gấp 32 lần tốc độ âm thanh, hoặc gần gấp đôi tốc độ của quá trình tái nhập khí quyển truyền thống từ Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Trong giai đoạn cuối cùng này, khoang Orion sẽ đi qua một lớp vỏ plasma nơi nhiệt độ đạt tới 2.700 độ C do ma sát với khí quyển.

Tàu vũ trụ sau khi quay trở lại từ Trạm Vũ trụ Quốc tế

Trong khoảng sáu phút, tàu vũ trụ sẽ mất liên lạc với NASA, chịu lực giảm tốc 3,9 g và hoàn toàn dựa vào khiên nhiệt, được làm từ vật liệu Avocat—loại vật liệu được thiết kế để cháy theo cách được kiểm soát. Khiên này thực chất là rào cản duy nhất ngăn cách phi hành đoàn với lớp vỏ bọc nóng rực bên ngoài.

Đây là lần thứ hai Orion đối mặt với thử thách đó. Trong lần thử đầu tiên, nó hoàn toàn không vượt qua. Trong nhiệm vụ Artemis I, khoang tàu đã quay trở lại từ quỹ đạo Mặt Trăng mà không có phi hành gia để kiểm tra khiên nhiệt trong điều kiện thực tế. Thay vì thể hiện mức hao mòn đều đặn, lớp Avocat bị cháy không đồng đều và bong tróc nhiều vật liệu hơn dự kiến, để lại các mô hình xói mòn không khớp với mô hình mà các kỹ sư đã tính toán.

Giai đoạn hạ cánh cuối cùng của nhiệm vụ Artemis I

Các chuyên gia không phân loại đây là một sự cố thảm khốc, nhưng đó là dấu hiệu rõ ràng cho thấy có gì đó sai sót và có thể đe dọa tính mạng con người. Đáp lại, NASA đã tạm dừng tiến độ của chương trình. Artemis II không thể tiếp tục cho đến khi Orion trải qua việc thiết kế lại khiên, kiểm tra vật liệu mới và hiệu chỉnh lại hoàn toàn các mô hình nhiệt. Giấc mơ quay trở lại Mặt Trăng bị trì hoãn gần hai năm.

Lịch sử ngành vũ trụ tràn ngập những khoảnh khắc khi một vấn đề trong quá trình tái nhập khí quyển đã buộc toàn bộ nhiệm vụ phải dừng lại hoặc xem xét lại. Vụ việc của Soyuz 1 năm 1967 là một trong những trường hợp được nhớ đến nhiều nhất. Khoang tàu tiên phong đã quay quanh Trái Đất, nhưng hệ thống dù của nó đã bị lỗi trong quá trình tái nhập, và tàu vũ trụ đã đập xuống mặt đất với tốc độ tối đa. Phi hành gia Vladimir Komarov đã thiệt mạng và chương trình bị đình chỉ 18 tháng.

Đối với NASA, bi kịch ập đến vào năm 2003. Một mảnh bọt xốp đã va vào cánh trái của tàu con thoi Columbia trong quá trình phóng và làm hỏng khiên nhiệt của nó. Không ai phát hiện ra khuyết điểm này. Khi tái nhập khí quyển, nhiệt đã xâm nhập vào cấu trúc và tàu vũ trụ đã tan rã. Cả bảy thành viên phi hành đoàn đều thiệt mạng. Chương trình tàu con thoi bị dừng lại trong hai năm và cuối cùng bị hủy bỏ.

Khoảnh khắc mảnh vỡ làm hỏng cánh của tàu con thoi Columbia

Trong quá trình tái nhập khí quyển, không có chỗ cho sự ứng biến. Artemis II đóng vai trò then chốt đối với chương trình Mặt Trăng vì nó phải chứng minh rằng các điều kiện đã sẵn sàng để đưa con người lên Mặt Trăng và đưa họ trở về an toàn. Nếu chặng đường cuối cùng này không hoàn hảo, toàn bộ chương trình sẽ bị đình trệ.

Chính vì một phần lý do này, cuộc hạ cánh xuống Mặt Trăng dự kiến đã được dời sang Artemis IV, lên lịch trước năm 2030. Artemis III sẽ là một nhiệm vụ trung gian, ít hoành tráng hơn nhưng quan trọng hơn, dành để xác thực các hệ thống, bộ đồ phi hành gia và các thao tác bay. Điều này sẽ đảm bảo rằng, khi đến lúc đặt chân lên Mặt Trăng, rủi ro được giảm thiểu ở mức thấp nhất có thể.