'Voi chiến' khổng lồ của Mỹ: Nặng 2.866 tấn, bay với tốc độ cực đại 10.952 mét/giây!

Hãy tưởng tượng một dây chuyền sản xuất ô tô. Nhưng thay vì gắn cửa và thân xe, người ta lại lắp ráp và chế tạo một tên lửa cao 98 mét, lớn hơn cả Tượng Nữ thần Tự do. Một dự án quy mô như vậy cần một nhà máy độc đáo với diện tích 185.806 mét vuông.

Giám đốc Cơ sở lắp ráp Michoud của NASA đặt tại bang Louisiana, Lonnie Dutreix nói: "Những gì chúng tôi cần là không gian rộng mở. Phải có lối đi thật rộng để cần cẩu có thể nâng tên lửa hạng nặng một cách dễ dàng. Và khả năng chịu tải của sàn nhà".

Tất cả những việc này nhằm đảm bảo tên lửa SLS mạnh nhất, lớn nhất trong lịch sử NASA được hoàn thành một cách hoàn hảo trước khi SLS chính thức thực hiện sứ mệnh bay đầu tiên vào cuối tháng 8/2022 này.

Trước mắt, NASA đang tập trung vào ba chuyến bay của SLS để thực hiện lần lượt các sứ mệnh Artemis I, Artemis II và Artemis III trong năm 2022, 2023 và 2025.

Sứ mệnh Artemis I dự kiến ​​phóng vào cuối tháng 8/2022 và sẽ đưa tàu vũ trụ Orion quay quanh Mặt Trăng mà không có phi hành gia. Chuyến bay này sẽ kiểm tra khả năng của Hệ thống Phóng Không gian (SLS), tàu vũ trụ Orion và tất cả các Hệ thống Mặt đất Thăm dò hỗ trợ cho chuyến bay. Trên Artemis II, NASA sẽ lần đầu tiên cử phi hành đoàn bay qua vùng phía xa của Mặt Trăng. Đến Artemis III, SLS sẽ đưa người phụ nữ đầu tiên và người da màu đầu tiên trong lịch sử chạm xuống cực nam của Mặt Trăng và ghi dấu chân của họ vào bề mặt vệ tinh tự nhiên của Trái Đất.

Mỗi tầng lõi của tên lửa SLS và tàu Orion cho các chuyến bay đó đều được đóng tại Cơ sở lắp ráp Michoud. Trên thực tế, tên lửa SLS của Artemis I đã được chuyển ra khỏi cơ sở Michoud và đã yên vị tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy tại Cape Canaveral ở bang Florida - sẵn sàng cho ngày phóng sắp tới. 

Giờ đây, Cơ sở lắp ráp Michoud đang làm việc trên các tên lửa SLS khác để phục vụ cho các sứ mệnh Artemis II, III và IV, cũng như các phần cho các sứ mệnh đến không gian sâu trong tương lai.

TẦNG LÕI TÊN LỬA SLS

Tại Michoud, tập đoàn đa quốc gia Mỹ Boeing đang thực hiện xây dựng tầng lõi của SLS. Đây cũng là nơi tập đoàn hàng không Mỹ Lockheed Martin đang chế tạo tàu áp suất trên Orion, đây là cấu trúc chính giữ bầu khí quyển có áp suất cho các phi hành gia sống sót trong không gian.

Chỉ riêng tầng lõi của SLS đã có kích thước 65 mét, dài hơn cả một bể bơi Olympic tiêu chuẩn. Về cơ bản nó là 2 thùng nhiên liệu khổng lồ được kết nối với nhau: Một thùng chứa 891.033 lít oxy lỏng siêu lạnh; và thùng thứ hai lớn hơn chứa 2.441.250 lít hydro lỏng. 

Những thùng nhiên liệu này cùng với tầng đẩy tăng cường nhiên liệu rắn (SRB, là những bộ phận được nâng cấp từ chương trình tàu con thoi), cung cấp lực đẩy để nâng tên lửa 27 tấn lên khỏi Trái Đất và bay vào không gian.

Boeing cho biết, mặc dù tầng lõi của SLS trông khổng lồ, to lớn thì độ dày của các thùng nhiên liệu lại mỏng một cách đáng kinh ngạc. 

Amanda Gertjejansen, Trưởng nhóm dự án tích hợp của Boeing cho tầng lõi SLS dành cho sứ mệnh Artemis II cho biết: "Nếu bạn tưởng tượng một lon Coke có thể giãn rộng bằng kích thước của thùng chứa hydro lỏng của SLS, thì độ dày thành thùng nhiên liệu của SLS gần bằng với tỷ lệ tương tự".

"Mấu chốt kỹ thuật ở đây là thành thùng có thể chịu được áp suất, và rồi sau đó chịu được mức nhiệt mà hàng trăm nghìn lít nhiên liệu trong đó sẽ bị đốt cháy - và những thùng chứa nhiên liệu này có thể duy trì nhiệt độ và áp suất đông lạnh đó để SLS hoạt động. Điều đó mới thật đáng kinh ngạc" - Amanda Gertjejansen giải thích thêm.

Tên lửa SLS sẽ tạo ra lực đẩy lớn hơn 15% so với Saturn V - tên lửa từng đưa phi hành đoàn Apollo lên Mặt Trăng thế kỷ 20.

Sau đó, các tấm của thành thùng nhiên liệu sẽ được hàn lại với nhau tại Trung tâm lắp ráp. Sau đó, phần vỏ thùng sẽ được ghép với phần động cơ để trở thành tầng lõi SLS đầy đủ.

BÊN TRONG TÀU VŨ TRỤ ORION

Nếu SLS là tất cả những gì thuộc về 'kỳ quan kỹ thuật' để tạo ra sức mạnh và lực đẩy tuyệt đối nhằm đưa các phi hành gia bay vào không gian, thì việc chế tạo phương tiện Orion lại là mấu chốt để phi hành gia đến Mặt Trăng và giúp họ sống sót được trong môi trường đó.

Mặc dù mọi phần của công trình Artemis đều là nhiệm vụ quan trọng, nhưng mấu chốt chính là phương tiện 'che chở' phi hành đoàn - Tàu vũ trụ Orion.

Lần đầu tiên trong thế hệ Artemis, NASA chế tạo một tàu vũ trụ của con người cho các sứ mệnh không gian sâu, hứa hẹn mở ra một kỷ nguyên khám phá không gian mới. 

Được đặt tên theo một trong những chòm sao lớn nhất trên bầu trời đêm và được đúc kết từ hơn 50 năm nghiên cứu và phát triển tàu vũ trụ, tàu vũ trụ Orion được thiết kế để đáp ứng nhu cầu phát triển của chương trình thám hiểm không gian sâu của Mỹ trong nhiều thập kỷ tới. 

Các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu của Orion, cùng với mức đầu tư tư nhân kỷ lục vào không gian, sẽ giúp Mỹ đảm bảo vị thế ưu việt của quốc gia này trong hành trình chinh phục không gian.

Tim Livingston, Giám đốc Kế hoạch Tích hợp Orion tại Lockheed Martin cho biết: "Khi bạn chế tạo một con tàu vũ trụ, bạn không thể mắc sai lầm. Bạn sẽ đến một môi trường mà không ai và không có gì từng được nhìn thấy. Và vì vậy bạn phải chắc chắn rằng sản phẩm mà bạn tạo ra đủ mạnh để đảm bảo rằng không có tổn thất về phương tiện hoặc tính mạng".

Tàu vũ trụ Orion sau khi rời khỏi SLS sẽ đi vào không gian và di chuyển xung quanh Mặt Trăng rất lâu. Tại mô-dun dịch vụ do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) xây dựng phải có đủ không gian để chứa đủ thức ăn và nước uống cho 4 phi hành gia sinh hoạt trong nhiệm vụ kéo dài 3 tuần.

Phía trên mô-đun dịch vụ là mô-đun phi hành đoàn. Đó là mô-đun điều áp mà Lockheed đang chế tạo. Nó lớn hơn khoảng một phần ba so với mô-đun Chỉ huy tàu Apollo và hệ thống tính toán của nó nhanh hơn 4.000 lần. Mô-đun phi hành đoàn có chỗ ngồi cho bốn phi hành đoàn (thay vì ba, như Apollo), một nơi trú ẩn tránh bức xạ nơi phi hành đoàn có thể an toàn trước các cơn bão Mặt Trời. 

Mô-đun này không chỉ để giữ cho các phi hành gia sống sót trong không gian. Nó còn phải bảo vệ họ khi trở lại Trái Đất. Theo Tim Livingston, các tàu vũ trụ mà phi hành đoàn đã quay trở lại từ quỹ đạo Trái Đất tầm thấp trong 4 thập kỷ qua đã phải chịu nhiệt độ khoảng 1.648 độ C. 

Trong hành trình quay trở lại, tàu vũ trụ Orion sẽ đến từ xa hơn trong không gian và sẽ đạt tốc độ 39.500 km một giờ trong quá trình tái nhập bầu khí quyển - nhanh hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào hiện tại được thiết kế cho con người. Tốc độ cao đó có nghĩa là nhiệt độ cao hơn. Và Orion sẽ phải chịu được mức nhiệt 2.760 độ C.

LÊN MẶT TRĂNG & Ở LẠI

Khi công việc hoàn thành trên SLS và tàu vũ trụ Orion, nhóm nghiên cứu tại Michoud chuyển chúng đi để thử nghiệm thêm tại Trung tâm Vũ trụ Stennis bên kia biên giới ở bang Mississippi, sau đó lắp ráp tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Cape Canaveral, bang Florida. Và chờ phóng.

Chương trình Artemis đã được thực hiện tại NASA trong hơn một thập kỷ. Quốc hội Mỹ ban đầu mong muốn tên lửa SLS sẵn sàng phóng vào cuối năm 2016. Tuy nhiên, vì nhiều lý do mà năm 2022, SLS mới sẵn sàng. Thậm chí, mục tiêu đổ bộ Mặt Trăng 2025 được xem là đầy tham vọng vì trên thực tế, tổng thanh tra của NASA đặt ngày đó sớm nhất là năm 2026.

Tiếp đến là chi phí cho Chương trình Artemis. Theo Tổng thanh tra NASA Paul Martin, chương trình này dự kiến ​​sẽ tiêu tốn 93 tỷ USD tính đến năm 2025. Mỗi chuyến bay riêng lẻ của SLS cho các sứ mệnh Artemis I, II và III ước tính trị giá 4,1 tỷ USD.

Chương trình Artemis cũng đã so sánh SLS với các tên lửa hạng nặng khác của các công ty tư nhân như SpaceX - công ty đang chế tạo Starship. Giống như Artemis, Starship đang được chế tạo để chở phi hành đoàn và hàng hóa lên Mặt Trăng, sao Hỏa. Tuy nhiên, điểm khác biệt là Starship có thể tái sử dụng.

Đối với NASA, khả năng tái sử dụng phải trả giá đắt.

Giám đốc Cơ sở lắp ráp Michoud, Lonnie Dutreix cho biết: "Nhiệm vụ của chúng tôi là đưa được càng nhiều khối lượng lên Mặt Trăng trong một lần phóng càng tốt. "Khi tên lửa nâng có khả năng tái sử dụng, sẽ có thêm trọng lượng tích hợp trên tên lửa để làm được điều đó. Ví dụ, bạn phải có thiết bị để hạ cánh nó, bạn phải có thêm nhiên liệu - tất cả chúng lấy đi khối lượng mà bạn có thể đưa lên Mặt Trăng".

Bất chấp chi phí của chương trình, NASA cuối cùng vẫn muốn kiếm lại tiền từ khoản đầu tư của mình. Theo Lonnie Dutreix, mục tiêu là thương mại hóa Artemis và bán tên lửa cho bất kỳ ai cần khả năng phóng hạng nặng.

"Bởi với tên lửa dành cho sứ mệnh Artemis V, chúng tôi muốn nó chuyển sản xuất sang thương mại".

Và đó là tầm nhìn dài hạn. NASA muốn tên lửa của Artemis mở đường vào không gian sâu. Những vụ phóng Artemis ban đầu này là bước đệm để hướng tới một mục tiêu lớn hơn: Đưa các phi hành gia lên Mặt Trăng, sau đó thiết lập một căn cứ có người ở trên Mặt Trăng. Rồi sau đó lên sao Hỏa.

Lần cuối cùng NASA lên Mặt Trăng hồi thế kỷ 20, NASA đã hiện thực hóa được khát vọng: Giành chiến thắng trong cuộc đua không gian với Liên Xô trong những năm 1960 và 1970 bằng cách phóng một nhóm phi hành gia ưu tú vào một cuộc hành trình đến một vùng đất chưa từng được biết đến. 

Bây giờ NASA đang làm lại tất cả với Chương trình Artemis - Nữ thần song sinh của Apollo. Một chương trình không gian sẽ đưa nhiều người vào không gian hơn - không chỉ 24 người đàn ông đã du hành lên Mặt Trăng trong thời đại Apollo; hay chỉ 12 người may mắn đặt chân trực tiếp vào lớp bụi Mặt Trăng (số phi hành gia còn lại ở trên mô-đun quay quanh Mặt Trăng).

Bài viết sử dụng nguồn: CNET, NASA, USA Today