Trở lại năm 2019, năm kỷ niệm 50 năm cuộc đổ bộ lên mặt trăng của tàu Apollo, Quản trị viên NASA Jim Bridestine đã công bố thông tin chi tiết về Dự án Artemis và cùng với đó là cam kết thực hiện một mục tiêu to lớn duy nhất: thiết lập một căn cứ thường trực trên Mặt trăng của con người.
Với dự án ước tính trị giá 93 tỷ đô la vào năm 2025, cột mốc quan trọng đầu tiên của NASA trong chương trình này là sứ mệnh Artemis I, dự kiến sẽ được phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào giữa năm 2022.
Nhiệm vụ quay trở lại Mặt trăng kéo dài 4 tuần, Artemis I sẽ là chuyến bay thử nghiệm tích hợp đầu tiên của Hệ thống Thám hiểm Không gian Sâu của NASA, bao gồm tàu vũ trụ Orion, tên lửa Hệ thống Phóng Không gian (SLS) và Hệ thống Mặt đất Thám hiểm (EGS) tại Kennedy Space Trung tâm.
Sau khi NASA triển khai Hệ thống phóng không gian Artemis vào tháng 3 và với nhiều sứ mệnh mới hơn tới Mặt trăng vào năm 2022, đã đến lúc bắt đầu hào hứng với việc khám phá Mặt trăng của con người chưa?
Artemis I sẽ không hạ cánh xuống mặt trăng, nhưng nó sẽ đặt nền móng cho các nhiệm vụ tiếp theo của Artemis.
Tàu vũ trụ Artemis có thời gian phóng hai tuần mỗi tháng khi Mặt trăng ở đúng vị trí so với Trái đất.
Theo văn bản, thời gian sớm nhất trong số này chạy từ ngày 7 đến ngày 21 tháng 5, nhưng các cửa sổ khởi chạy từ ngày 6 đến ngày 16 tháng 6 và ngày 29 tháng 6 đến ngày 12 tháng 7 cũng đang được xem xét.
Khi nhiệm vụ đã rời bệ phóng tại Trung tâm vũ trụ Kennedy, nó sẽ không thiếu mục tiêu.
Trong suốt nhiệm vụ Artemis, tôi sẽ triển khai khoa học CubeSats và tàu Orion sẽ di chuyển hàng nghìn km ngoài Mặt trăng theo quỹ đạo ngược cũng như thực hiện hai chuyến bay ngang qua, lướt qua bề mặt chỉ 100 km.
Sau khi Artemis I hoàn thành xuất sắc, Artemis II sẽ lặp lại chuyến bay, lần này mang theo một phi hành đoàn bốn người trong một nhiệm vụ kéo dài 10 ngày sẽ đi xa hơn về phía xa của Mặt trăng hơn bất kỳ sứ mệnh nào của con người trước đó.
Nhưng chính Artemis III mới là quan trọng nhất.
Bao gồm Orion và một phi hành đoàn bốn người khác, nó sẽ một lần nữa du hành tới Mặt trăng — lần này để làm nên lịch sử bằng cách chở người phụ nữ đầu tiên và người da màu đầu tiên đi trên bề mặt của nó.
Kể từ thông báo năm 2019 của Bridestine, tiến độ của Artemis đã liên tục tiến lên và các nhóm khác nhau có liên quan đã tuân theo một lịch trình lập kế hoạch và thử nghiệm nghiêm ngặt.
“Tất cả các bộ phận của Artemis tôi hiện đang được lắp ráp tại Tòa nhà lắp ráp phương tiện tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy,” Jeremy Graeber, Giám đốc Chi nhánh Hoạt động Thử nghiệm, Phóng và Phục hồi (trong Hệ thống Mặt đất Thám hiểm) tại Kennedy, giải thích.
“Đó là một tên lửa khổng lồ hơn 300 foot [hơn 90m] – lớn nhất và mạnh nhất mà chúng tôi từng chế tạo – với nhiều mảnh ghép lại với nhau và hiện đã được lắp ráp hoàn chỉnh.
“Nhiệm vụ của các nhóm của tôi là kiểm tra tất cả các giao diện giữa tên lửa SLS và Orion. Hiện chúng tôi đã hoàn thành thử nghiệm tích hợp.
“Bước quan trọng tiếp theo là diễn tập trang phục ướt – toàn bộ quá trình đếm ngược thời gian phóng, nơi chúng tôi đưa tên lửa ra bệ phóng, tải tất cả các giai đoạn đông lạnh và động cơ đẩy và đếm qua để phóng để xác nhận rằng tất cả các hệ thống đã sẵn sàng.
“Tiếp theo, chúng tôi đưa nó trở lại Tòa nhà lắp ráp phương tiện để kiểm tra lần cuối. Sau đó, về cơ bản chúng tôi đã sẵn sàng để ra mắt.”
Artemis I sẽ kiểm tra tất cả các khía cạnh của nhiệm vụ một cách nghiêm ngặt trước khi mạo hiểm tính mạng con người với Artemis II.
Một trong những phần quan trọng nhất để kiểm tra là mô-đun phi hành đoàn Orion sẽ chứa các phi hành gia.
Nó được thiết kế như một tàu vũ trụ có phi hành đoàn có thể tái sử dụng một phần cho Artemis và bao gồm một viên nang không gian Mô-đun Phi hành đoàn (CM) do Lockheed Martin thiết kế và Mô-đun Dịch vụ Châu Âu (ESM) do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) cung cấp.
Mô-đun dịch vụ gắn vào mô-đun phi hành đoàn, tách ra ngay trước khi quay trở lại và cung cấp khả năng đẩy trong không gian để chuyển quỹ đạo, kiểm soát độ cao và hủy bỏ độ cao.
Philippe Berthe, Giám đốc Điều phối Dự án ESM tại ESA giải thích: “Công việc đã bắt đầu từ 10 năm trước trong quá trình phát triển ESM, sau đó được sản xuất bởi Airbus và các nhà thầu phụ châu Âu.
“Sau khi thử nghiệm rộng rãi, chúng tôi đã chuyển mô-đun cho Artemis I tới Ohio, nơi nó được lắp ráp và thử nghiệm lại trong ba năm.”
Đổi lại, NASA sẽ cung cấp cho họ thứ mà ESA không bao giờ có thể tự mua được.
“Để đổi lấy việc cung cấp các mô-đun dịch vụ, chúng tôi có ba cơ hội bay cho các phi hành gia ESA của chúng tôi cho đến năm 2030,” Berthe nói.
“Chúng tôi đã cung cấp ba mô-đun dịch vụ cho chương trình Artemis và hy vọng sẽ mở rộng hợp đồng của chúng tôi với Artemis IX, điều này sẽ được đề xuất tại cuộc họp cấp bộ trưởng tiếp theo.”
Với rất nhiều cơ quan, thành phần và thử nghiệm tham gia, mọi chi tiết của nhiệm vụ Artemis I đã được giám đốc chuyến bay Rick LaBrode và nhóm của ông lên kế hoạch phức tạp.
Ông nói: “Chúng tôi yêu cầu các thủ tục cho vụ phóng, chặng bay ra ngoài Mặt trăng, những vết bỏng lớn trên quỹ đạo của Mặt trăng, Mặt trăng và Trái đất cũng như sự trở lại của tàu vũ trụ Orion.
Là giám đốc chuyến bay trong hơn 23 năm, LaBrode đã làm việc trong các chương trình Tàu con thoi và Trạm vũ trụ quốc tế và anh ấy rất vui mừng được dẫn dắt chuyến hành trình đầu tiên của Orion tới Mặt trăng.
“Rời khỏi quỹ đạo thấp của Trái đất và hướng tới Mặt trăng, đây là một mục tiêu hoàn toàn mới và là một phần của mục tiêu đó thật phấn khích.
“Thách thức của Artemis là chúng tôi đang bắt đầu một thứ hoàn toàn mới.
“Chúng tôi đã mở lại chương trình Apollo làm điểm khởi đầu cho việc xây dựng quy trình, bởi vì tính chất vật lý của việc lên Mặt trăng không thay đổi nên chúng tôi đã tận dụng rất nhiều từ đó.
“Nhưng tất nhiên, phần khó nhất trong việc lập kế hoạch cho sứ mệnh Orion là tàu vũ trụ này hoàn toàn mới – không có nhiệm vụ Orion nào trước đó để nhìn lại, chúng tôi đang viết tất cả các quy tắc và quy trình bay từ đầu.”
Tất cả những điều này có nghĩa là nhóm Artemis đã phải lên kế hoạch cho chuyến đi đầu tiên của họ mà không hề biết trước thực sự về những gì có thể xảy ra.
“Các nhóm mô phỏng trình tự,” LaBrode giải thích, “tạo ra các sự cố có thể xảy ra, xem xét các kịch bản ‘điều gì sẽ xảy ra nếu’, ghi lại mọi thứ và xây dựng quy trình cho tất cả các kết quả có thể xảy ra.
“Đó là một quá trình dài đã được nhóm thực hiện trong hơn ba năm và khiến mọi thứ trở nên khó khăn hơn vì tất cả chúng tôi đều làm việc này lần đầu tiên.
“Mục tiêu chính của tôi với tư cách là giám đốc chuyến bay của Artemis I là kiểm tra tất cả các hệ thống để chúng tôi có thể chuẩn bị tốt nhất có thể cho nhiệm vụ tiếp theo của phi hành đoàn Artemis II.
“Cho đến nay, chúng tôi chỉ có dữ liệu thử nghiệm riêng lẻ, nhưng điều đó không giống như ở trong không gian, trong tình trạng không trọng lực.
“Tất cả các mô hình đều là lý thuyết, nhưng sứ mệnh Artemis I sẽ cho phép chúng tôi xem chiếc xe thực sự hoạt động như thế nào khi ở trong chân không vũ trụ. Ở đó, chúng tôi có thể kiểm tra mọi thứ.”
Một tính năng quan trọng khác mà nhiệm vụ sẽ kiểm tra là lá chắn nhiệt Orion. Khi tái nhập cảnh, Orion sẽ quay trở lại nhanh hơn từ vận tốc mặt trăng khoảng 39.500 km/h.
Mặc dù sự khác biệt về tốc độ có vẻ tương đương với vận tốc quay trở lại của các viên nang từ ISS (27.400 km/h), nhưng sự nóng lên của phương tiện tăng theo cấp số nhân khi tốc độ tăng.
LaBrode cho biết: “Chuyến bay thử nghiệm thăm dò của tàu vũ trụ Orion đã đưa tàu lên độ cao hơn 5.800 km so với Trái đất hai lần, nhưng điều này không giống như quay trở lại từ Mặt trăng và vận tốc mà các phi hành gia sẽ trải qua”.
“Tấm chắn nhiệt đã được thiết kế để xử lý vận tốc đi vào [quay lại] của Mặt trăng, nhưng Artemis tôi sẽ chứng minh liệu chúng ta có làm đúng hay không.”
Vào năm 2014, Jeremy Graeber từ Trung tâm vũ trụ Kennedy là giám đốc phục hồi cho Chuyến bay thử nghiệm 1 này, sứ mệnh kéo dài một ngày của Orion đã lao xuống Thái Bình Dương. Đó là một thử nghiệm demo để hiển thị tất cả các khả năng của thủ công.
Kể từ đó, anh ấy trở thành trợ lý giám đốc khởi động cho sứ mệnh Artemis I và anh ấy đã tham gia vào chương trình này kể từ đó.
Graeber nói: “Chúng tôi đã phải phát triển một bộ quy trình phóng và khôi phục hoàn toàn mới cho nhiệm vụ này.
“Đây là nhiệm vụ lần đầu tiên – chúng ta sẽ học được nhiều điều về cấu hình, thử nghiệm và vận hành. Và những gì chúng ta học được, chúng ta sẽ đưa vào các nhiệm vụ Artemis do phi hành đoàn thực hiện.
“Chúng tôi tận tâm thực hiện các nhiệm vụ Artemis II và III an toàn và thành công. Đó là mục tiêu của 10 năm qua.”
Không còn nghi ngờ gì nữa, áp lực đang đè nặng lên tất cả các đội tham gia khi ngày ra mắt đang đến gần.
LaBrode cho biết khi chúng tôi nói chuyện với anh ấy vào tháng 1 năm 2022: “Chúng tôi đã hoàn thành khoảng 90% quá trình thử nghiệm và chúng tôi đang trên đường ra mắt.
Nhưng sau rất nhiều năm chuẩn bị, lập kế hoạch và thử nghiệm, tất cả các đội tham gia vào Artemis sẽ cảm thấy thế nào vào ngày ra mắt?
LaBrode thừa nhận: “Tôi không muốn tập trung quá nhiều vào tầm cỡ của sứ mệnh Artemis đầu tiên này.
“Các giám đốc chuyến bay hoàn thành công việc vì họ có thể chịu được áp lực. Nhưng khi chúng ta bay qua Mặt trăng trên chặng bay ra ngoài đó, cách bề mặt chưa đầy 100 km? Đó sẽ là một khoảnh khắc cực kỳ thú vị và bổ ích.”
Thái độ của Graber thì khác.
“Tôi sẽ chuẩn bị cho nó trong một thời gian dài,” anh nói. “Điều quan trọng là phải lùi lại một bước và nhận ra vinh dự được trở thành một phần của nhóm. Tất cả chúng ta đều rất vinh dự được làm việc trong chương trình này.
“Đã 10 năm hình thành, nhưng vẫn còn rất nhiều việc phải làm trước khi chúng ta đặt dấu chân trở lại Mặt trăng.”
Chương trình Artemis là giai đoạn đầu tiên trong tham vọng của NASA nhằm thiết lập sự hiện diện bền vững của con người trên Mặt trăng và sau đó là sao Hỏa vào những năm 2030.
Thành phần quan trọng nhất của chiến lược này là một tiền đồn quay quanh Mặt trăng có tên là Cổng – một mô-đun chỉ huy sẽ liên tục quay quanh Mặt trăng trên một đường elip, cách bề mặt Mặt trăng từ 1.500 km đến 70.000 km.
Cổng ban đầu sẽ bao gồm một yếu tố năng lượng và lực đẩy đơn giản cùng với một yếu tố môi trường sống nhỏ.
Việc xây dựng Cổng không chỉ là công việc của NASA và một số cơ quan đã giúp xây dựng ISS đã bày tỏ sự quan tâm.
Trong số đó có ESA, đã đồng ý cung cấp mô-đun cư trú, viễn thông, hệ thống đẩy và khóa khí khoa học, để đổi lấy nhiều phi hành gia châu Âu hơn.
Philippe Berthe cho biết: “Mục tiêu dài hạn của chúng tôi là dành cho một phi hành gia của ESA trên Mặt trăng và chúng tôi cần cung cấp những đóng góp khác trên Cổng để điều này xảy ra”.
“Sự hợp tác của chúng tôi với NASA là một phần quan trọng trong chiến lược dài hạn của chúng tôi để tham gia vào quá trình quay trở lại khám phá không gian mặt trăng mới và quan trọng này.”
Sau khi Cổng được thiết lập, các sứ mệnh mặt trăng của con người có thể diễn ra mỗi năm một lần, kéo dài từ 30 đến 90 ngày.
Tiếp theo, một căn cứ lâu dài ở cực nam mặt trăng có thể được thiết lập. Những bài học rút ra từ căn cứ trên Mặt trăng sẽ mở đường cho bước nhảy vọt tiếp theo trong hành trình khám phá: sứ mệnh đầu tiên của con người lên sao Hỏa.
Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 4 năm 2022 của BBC Sky at Night Magazine .