Trong khi camera của tàu vũ trụ ExoMars của Nga-Âu đã gửi hình ảnh đầu tiên của Hành tinh Đỏ đến Trái đất, thì Hoa Kỳ đang nghiên cứu gửi một chuyến thám hiểm có người lái chính thức lên Sao Hỏa. Tại sao người Mỹ cần điều này, 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 được trả lời.Sứ mệnh của một chiếc máy bay có người lái lên sao Hỏa được Tổng thống Barack Obama đặt ra vào năm 2010. Sau đó, ông vạch ra kế hoạch hành động sau cho 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 đang đúng kế hoạch. Đồng thời, cơ quan này có kế hoạch không chỉ là chuyến bay của Hành tinh Đỏ mà còn là chuyến thăm tới vệ tinh tự nhiên Phobos.
Đến nay, cơ quan này đã xác định được sáu yếu tố chính cần thiết cho một sứ mệnh lên sao Hỏa, bao gồm cả việc hạ cánh. Đó là tàu sân bay hạng nặng SLS, tàu vũ trụ Orion, mô-đun cư trú Transheb (để bay dọc theo tuyến Trái Đất-Sao Hỏa-Trái Đất), mô-đun hạ cánh, giai đoạn cất cánh và hệ thống đẩy điện mặt trời (SEP). Theo một 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 cuộc hạ cánh đầu tiên của con người trên bề mặt của nó. Tuy nhiên, đại diện NASA lên tiếng đưa ra con số từ 30 tấn trở lên, vì tính riêng trọng lượng của giai đoạn cất cánh dự kiến sẽ là 18 tấn, và trọng lượng của mô-đun hạ cánh tối thiểu là 20 tấn. Để đưa những phần tử này vào không gian, cần ít nhất 6 lần phóng tàu sân bay SLS hạng nặng / siêu nặng với sức chở từ 70 đến 130 tấn. Để tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho việc phát triển và sản xuất "tàu sân bay hạng nặng" này, NASA đã sử dụng các công nghệ và thiết bị còn sót lại từ tàu con thoi, bao gồm động cơ, thùng nhiên liệu và tên lửa đẩy rắn của tàu con thoi.
Các phần tử của phức hợp sao Hỏa sẽ được 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, ở độ cao 61. Điểm này được coi là nơi lý tưởng để xây dựng các tổ hợp không gian, vì lực hút của Trái đất và Mặt trời là cân bằng trong đó, cung cấp một "công trường" mà thực tế không chịu tác động của trọng trường bên ngoài. NASA gọi L-500 không hơn gì một "bãi thử nghiệm", qua đó nhấn mạnh rằng không chỉ lắp ráp, mà việc thử nghiệm các thiết bị trên 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, đã đề cập đến khả năng đưa người Mỹ trở lại Mặt trăng như một phần trong quá trình 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, 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 đưa ra quyết định bay lên Mặt trăng. Và trong trường hợp ESA xây dựng một mô-đun hạ cánh, Mỹ có thể tham gia vào dự án Mặt trăng của châu Âu, có thể bằng cách cung cấp SLS để cung cấp mô-đun này cho vệ tinh tự nhiên của Trái đất.
Ba bước tới sao Hỏa
Các phương tiện khởi động mạnh mẽ nhất trong những câu chuyện du hành vũ trụ
NASA gọi bước đầu tiên của nó là "dựa vào Trái đất." Nó bao gồm việc phát triển các hoạt động cần thiết và tích lũy kinh nghiệm cần thiết trong quỹ đạo gần Trái đất bằng cách sử dụng ISS. Ngoài ra, là một phần của động thái này, cơ quan đang phát triển các cách thức và phương tiện để sử dụng các nguồn tài nguyên trên sao Hỏa (ISRU) ứng biến để lấy nhiên liệu và các vật liệu cần thiết khác. Bài tập này rất hữu ích, vì một 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, nằm ở điểm L-2. Với sự trợ giúp của một thiết bị tự động, nó được lên kế hoạch để chụp một tiểu hành tinh gần đó, tiểu hành tinh này sẽ được chuyển đến điểm này, nơi nó được kiểm tra bởi phi hành đoàn của tàu vũ trụ Orion.
Bước thứ ba được gọi là "độc lập với trái đất". Chúng ta đang 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, cũng như việc truyền tải thông tin khoa học đã nhận về Trái đất thường xuyên bằng các hệ thống liên lạc tiên tiến.
Vai trò của "Orion" đáng xem xét chi tiết hơn. Mặc dù thực tế là nó trông giống như một phiên bản lớn hơn của tàu vũ trụ 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 của NASA sẽ có thể tái sử dụng - nó được lên kế hoạch sử dụng cùng một phương tiện giao thông gốc con tàu lên tới mười lần. Đồng thời, Orion sẽ có “sức chứa hành khách” tăng lên và có thể chở tối đa 7 thành viên phi hành đoàn.
Nhưng tính năng chính của "Orion" không phải là điều này. Theo Charles Precott, phó chủ tịch của Orbital ATK, công ty phát triển tên lửa đẩy chất rắn XNUMX 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 (SOZH) và bảo vệ 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
Nguồn tài nguyên ước tính của Orion ít nhất là 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 từ 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 trích dẫn 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 chất làm mát và hệ thống đẩy 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 ở chế độ tự động vào tháng 2014 năm 2018, khi nó được phóng bằng phương tiện phóng Delta IV Heavy. Chuyến tiếp theo được lên kế hoạch vào tháng 2021 năm 2023, Orion (vẫn chưa có phi hành đoàn) sẽ thực hiện chuyến bay trên quỹ đạo Mặt Trăng với sự trợ giúp của tàu sân bay SLS, và đây sẽ là lần phóng đầu tiên. Và chuyến bay có người lái đầu tiên của con tàu - trực tiếp lên Mặt trăng - được lên kế hoạch vào năm XNUMX-XNUMX.
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 đang hướng đến Mặt trăng, và đặc biệt là sao Hỏa, bị tước đi sự bảo vệ này. Tuy nhiên, theo tạp chí Scientific American, trích dẫn dữ liệu từ Curiosity rover, nguy cơ bức xạ 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 vùng là 1,01 Sv. 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 phi hành gia trong toàn bộ thời gian hoạt động nghề nghiệp của anh ta không được vượt quá 3%. Tuy nhiên, theo một trong những thành viên của nhóm khoa học Curiosity là Don Hassler, 5% là “một con số hoàn toàn có thể chấp nhận được”.
Phát biểu tại hội nghị Người lên sao Hỏa (H2M) được tổ chức vào tháng XNUMX này ở Washington, DC, Scott Hubbard, trước đây phụ trách các dự án Sao Hỏa của NASA và là giáo sư hiện tại tại Đại học Stanford, đã dẫn lời Giám đốc Y tế của NASA Richard Williams nói rằng "hiện tại không có những mối nguy hiểm về sức khỏe đối với phi hành đoàn có thể ngăn cản chuyến thám hiểm có người lái lên sao Hỏa. " Williams thừa nhận rằng vẫn có một số rủi ro đối với sức khỏe của các phi hành gia, nhưng NASA đã 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 chắc chắn đã mắc bệnh ung thư trong thời gian ở trên bề mặt Hành tinh Đỏ. Ai ở gần sự thật hơn - các nhà khoa học hay một nhà văn khoa học viễn tưởng, thời gian sẽ trả lời.
Khi nào, bao nhiêu và với ai
NASA hiện đang lên lịch trình sau đây cho việc thăm dò và thám hiểm sao Hỏa có người lái. Từ năm 2021 đến năm 2025, ít nhất năm nhiệm vụ có người lái tới không gian vòng quanh chính phủ được lên kế hoạch, bao gồm cả việc "bắt giữ" và nghiên cứu tiểu hành tinh. Vào năm 2033, các phi hành gia sẽ đến được Phobos, và vào năm 2039, họ sẽ đặt chân lên bề mặt sao Hỏa lần đầu tiên. Vào năm 2043, một cuộc thám hiểm thứ hai sẽ đổ bộ lên sao Hỏa.
Để đảm bảo một "cơn bão" có người lái lên Hành tinh Đỏ từ năm 2018 đến năm 2046, ít nhất 41 tàu sân bay loại SLS sẽ phải được phóng lên. Có thể các tàu sân bay đã hoạt động thuộc loại Delta-4 và Atlas-5 sẽ phải được thêm vào (nếu loại sau 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 đến sao Hỏa, chúng sẽ được giao cho 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 chỉ yêu cầu 32 tàu sân bay SLS (không tính XNUMX tàu sân bay cho các chuyến thám hiểm vòng tròn đã đề cập): XNUMX cho sứ mệnh có người lái tới Phobos, XNUMX cho chuyến hạ cánh đầu tiên của các phi hành gia lên sao Hỏa và XNUMX chiếc nữa cho chuyến thứ hai.
Một câu hỏi đặt ra: tất cả những chi phí này sẽ tốn bao nhiêu và liệu Hoa Kỳ có “kéo” những chi phí đó một mình không? Theo một nhóm chuyên gia từ NASA, cũng như các đại diện từ ngành công nghiệp và học viện Hoa Kỳ, việc đưa 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 thế hệ thứ sáu F-35. , chương trình F-35 cuối cùng có thể tiêu tốn một nghìn tỷ đô la) và không vượt quá 100 tỷ đô la. Đây cũng là số tiền mà Mỹ đã chi cho chương trình ISS từ trước đến nay. Đến năm 2024, chuyến bay của trạm sẽ hoàn thành và NASA sẽ ngừng chi gần 4 tỷ USD hàng năm cho hoạt động của nó. Như vậy, trong 40 năm tách biệt điểm cuối của quỹ đạo trạm quay quanh Trái đất và điểm bắt đầu của sứ mệnh tới Phobos, số kinh phí tiết kiệm được sẽ là khoảng 60 tỷ đô la, và Mỹ sẽ phải tìm thêm XNUMX 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 giảm hơn nữa nếu các bên quốc tế tham gia vào dự án. Câu hỏi rõ ràng là: liệu điều này có bao gồm Nga, hiện là một trong những đối tác lớn nhất của Hoa Kỳ trong ngành công nghiệp vũ trụ và có tiềm năng không gian đáng kể (đặc biệt là trong lĩnh vực bay có người lái)? Nhưng nếu Hoa Kỳ có kế hoạch như vậy đối với Nga, thì hiện tại chúng vẫn được giữ bí mật.
Vào cuối tháng XNUMX năm nay, Space News đã công bố quan điểm của Giám đốc NASA Charles Bolden về tương lai của hợp tác quốc tế trong không gian. Ông nói về tầm quan trọng của sự tương tác ngoài bầu không khí với châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc. Về Trung Quốc, Bolden đề cập rằng ông sẽ đến thăm nó vào cuối mùa hè, nhấn mạnh rằng sớm hay muộn Mỹ 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 Moscow và Washington trở nên trầm trọng hơn, cũng như việc Nga thiếu công nghệ và thiết bị cho không gian sâu (vì lợi ích của việc tiếp cận chúng, Hoa Kỳ có thể đưa những khác biệt chính trị chung sang một bên) 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 ISS.
Cần phải nói thêm rằng, ngoài chương trình sao Hỏa của nhà nước Mỹ, 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 tàu vũ trụ Dragon trên bề mặt Hành tinh Đỏ vào năm 2018 và cử người đến đó sớm nhất vào năm 2026.
Phát biểu tại hội nghị “Người lên sao Hỏa” và nói về lý do tại sao Mỹ lại 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 để làm những điều mà chưa ai từng làm trước đây, chứng tỏ khả năng lãnh đạo không gian của chúng tôi và đảm bảo quyền tiếp cận thị trường không gian toàn cầu, trị giá 330 tỷ đô la mỗi 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 những lợi ích chiến lược như vậy, điều có thể thành hiện thực với sự trợ giúp của một dự án trị giá hai Thế vận hội Sochi?