Những sự kiện khoa học vũ trụ nổi bật năm 2024

Tàu Nhật Bản đáp thành công xuống Mặt Trăng

Tàu vũ trụ tự động SLIM của Cơ quan Thám hiểm Hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đáp xuống bề mặt Mặt Trăng ngày 19/1, biến Nhật Bản thành nước thứ 5 đưa tàu hạ cánh nhẹ nhàng trên vệ tinh tự nhiên của Trái Đất, sau Liên Xô, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ. Tàu thăm dò bay theo lộ trình dài và bay vòng, cuối cùng tới quỹ đạo Mặt Trăng hôm 25/12. SLIM hướng tới hạ cánh chỉ cách mục tiêu trong vòng 100 m, ở vành miệng hố Shioli.

Với chi phí 120 triệu USD và trọng lượng chỉ 200 kg, SLIM được thiết kế để thực hiện một số hoạt động khoa học bao gồm nghiên cứu môi trường xung quanh, khu vực thuộc vùng Sea of Nectar, nằm ở 15 độ vĩ nam, bằng quang phổ kế. Dữ liệu từ thiết bị có thể cung cấp thông tin về thành phần cấu tạo của khu vực, làm sáng tỏ lịch sử hình thành và tiến hóa của Mặt Trăng.

Không lâu sau khi tiếp đất, các chuyên gia vận hành ở JAXA phát hiện tàu hạ cánh trong tình trạng lộn ngược, đồng nghĩa những tấm pin quang năng dùng để thu thập năng lượng trên tàu không thể hướng về phía Mặt Trời. Đêm đầu tiên của SLIM trên Mặt Trăng bắt đầu vào ngày 31/1 và kết thúc hôm 15/2. Sau đó, SLIM trải qua đêm Mặt Trăng thứ hai ngày 29/2 và nhóm vận hành dự đoán nhiệt độ giảm từ 100 độ C xuống -170 độ C sẽ khiến tàu đổ bộ ngừng hoạt động.

Khả năng trục trặc sẽ tăng lên theo chu kỳ nhiệt độ khắc nghiệt lặp lại. Khi tìm cách khôi phục lại hoạt động vào giữa tháng 3, JAXA phát hiện những chức năng chính của tàu đổ bộ vẫn sử dụng được. Điều tương tự cũng xảy ra khi SLIM thức dậy lần thứ ba sau đêm Mặt Trăng kéo dài vào giữa tháng 4, truyền tín hiệu về Trái Đất hôm 23/4.

Lần cuối cùng JAXA liên lạc được với SLIM là vào ngày 28/4. JAXA hôm 26/8 thông báo nhiệm vụ của tàu đổ bộ Mặt Trăng SLIM chính thức kết thúc sau nhiều tháng không thể thiết lập lại liên lạc với tàu. Tuy nhiên, mục tiêu chính của SLIM đã hoàn thành. Đó là chứng minh khả năng hạ cánh xuống một thiên thể với độ chính xác đáng kinh ngạc. Vùng hạ cánh hình elip của nó bao quanh một điểm chỉ định với khoảng cách 100 m, nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách thông thường là vài km.

Trung Quốc phóng tàu thu thập mẫu vật vùng tối Mặt Trăng

Tàu Hằng Nga 6 cất cánh trên tên lửa Trường Chinh 5 từ Trung tâm phóng vệ tinh Văn Xương trên đảo Hải Nam vào 16h27 ngày 3/5 giờ Hà Nội. Trong hành trình 53 ngày, tàu Hằng Nga 6 hướng đến bồn địa Nam Cực – Aitken (SPA) ở vùng tối Mặt Trăng, mặt không thể quan sát từ Trái Đất. Tàu Hằng Nga 6 bao gồm 4 module là tàu đổ bộ Mặt Trăng, khoang vận chuyển mẫu vật, tàu bay quanh quỹ đạo và phương tiện phóng lên quỹ đạo (tên lửa nhỏ đi kèm tàu đổ bộ).

Hôm 1/6, tàu đổ bộ hạ cánh bên trong miệng hố Apollo nằm ở vùng trũng Nam Cực Aitken (SPA), một khu vực va chạm rộng 2.500 km ở vùng tối của Mặt Trăng. Tàu đổ bộ thu thập gần 2 kg mẫu vật mặt Trăng bằng xẻng xúc và mũi khoan. Mẫu vật quý giá này được chuyển sang phương tiện phóng lên quỹ đạo hôm 3/6 và ghép nối với tàu bay quanh quỹ đạo vài ngày sau. Tàu bay quanh quỹ đạo chở theo khoang chứa mẫu vật bay trở về Trái Đất vào ngày 21/6. Khoang chứa mẫu vật Mặt Trăng của tàu Hằng Nga 6 đáp xuống khu tự trị Nội Mông của Trung Quốc vào ngày 25/6.

Kết quả phân tích ban đầu cho thấy mẫu vật vùng tối có cấu trúc tơi xốp và nhiều khoảng trống hơn. Mẫu vật mới giúp nâng cao hiểu biết về một số khía cạnh quan trọng xoay quanh vệ tinh tự nhiên của Trái Đất, bao gồm quá trình tiến hóa thời kỳ đầu, hoạt động núi lửa khác nhau giữa phía gần và phía xa, lịch sử va chạm ở phần bên trong của hệ Mặt Trời, vết tích của hoạt động thiên hà được bảo tồn trong lớp phong hóa Mặt Trăng, thành phần và cấu trúc lớp vỏ và lớp phủ Mặt Trăng.

Tàu vũ trụ Boeing trục trặc sau khi chở phi hành gia lên trạm ISS

Sau nhiều năm trì hoãn, tàu Starliner của Boeing cất cánh thành công trên tên lửa Atlas V từ Căn cứ Lực lượng Vũ trụ Cape Canaveral, Florida, vào ngày 5/6, chở hai phi hành gia NASA là Butch Wilmore và Suni Williams lên trạm ISS trong chuyến bay kéo dài 25 giờ. Theo lịch trình, Wilmore và Williams sẽ ở một tuần trên quỹ đạo và trở về Trái Đất vào ngày 13/6. Tuy nhiên, trong suốt chuyến bay, Starliner gặp một loạt vấn đề, bao gồm 5 lần rò rỉ heli và 5 lần trục trặc động cơ đẩy ở hệ thống điều khiển phản ứng. Điều này buộc các kỹ sư phải giải quyết vấn đề từ mặt đất và kéo dài thời gian sống trên trạm ISS của hai phi hành gia, từ một tuần thành hơn nửa năm.

Trong buổi họp báo hôm 24/8, NASA thông báo sau khi đánh giá cẩn thận tình huống, NASA và các kỹ sư Boeing không thể thống nhất liệu có an toàn khi để phi hành gia Butch Wilmore và Suni Williams bay trở về bằng tàu vũ trụ Starliner đang trục trặc hay không. Kết quả là họ quyết định phi hành đoàn sẽ ở lại trạm ISS tới tháng 2/2025, khi tàu Dragon của SpaceX ghép nối với trạm và chở phi hành đoàn về nhà.

Tàu vũ trụ Starliner của Boeing trở lại Trái Đất mà không có phi hành đoàn vào ngày 6/9/2024, hạ cánh ở Cảng vũ trụ White Sands ở New Mexico, Mỹ. Khoang tàu hạ thấp dần bằng dù giảm tốc và có túi khí đỡ. Tàu Starliner sau đó được chuyển tới Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA ở Florida để phân tích kỹ hơn. NASA và Boeing sẽ hợp tác làm việc để xác định những bước tiếp theo trong chương trình.

Nhiệm vụ đi bộ ngoài không gian tư nhân đầu tiên

Tàu vũ trụ Crew Dragon trong nhiệm vụ Polaris Dawn, nhiệm vụ đi bộ ngoài không gian tư nhân đầu tiên, cất cánh trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX lúc 5h23 ngày 10/9 (16h23 cùng ngày giờ Hà Nội) từ tổ hợp phóng 39A ở Trung tâm Vũ trụ Kennedy (KSC) của NASA. 9,5 phút sau, tầng đẩy của tên lửa trở về Trái Đất, đáp xuống sà lan ở vùng ven biển phía đông bang Florida.

Crew Dragon chở 4 phi hành gia tách khỏi tầng trên của Falcon 9 khoảng 12 phút sau khi phóng. Con tàu tiến vào quỹ đạo hình elip và sau vài vòng, nó nâng dần độ cao lên 1.400 km, cao hơn bất kỳ phi hành gia nào từng bay từ nhiệm vụ Apollo cuối cùng năm 1972.

Sau khi đạt độ cao kỷ lục, tàu vũ trụ hạ thấp xuống độ cao 737 km. Tại đó, tàu giảm áp. Chỉ huy nhiệm vụ, tỷ phú Jared Isaacman, và nhân viên SpaceX Sarah Gillis lần lượt chui ra khỏi khoang tàu. Chuyến đi bộ không gian bắt đầu vào 17h12 ngày 12/9 theo giờ Hà Nội, kéo dài 1 giờ 46 phút. Trong chuyến đi, Isaacman và Gillis thực hiện nhiều thử nghiệm nhằm kiểm tra hệ thống liên lạc mới sử dụng laser kết nối với vệ tinh Starlink và độ linh hoạt của bộ đồ vũ trụ siêu nhẹ do SpaceX thiết kế.

Phi hành đoàn Polaris Dawn hạ cánh ở vịnh Mexico ngày 15/9, kết thúc nhiệm vụ 5 ngày trên quỹ đạo. Đây là một trong những nhiệm vụ mạo hiểm nhất của SpaceX. Thành công của nhiệm vụ đánh dấu chuyến đi bộ ngoài không gian thương mại đầu tiên và độ cao quỹ đạo cao nhất con người từng bay lên. Bên cạnh đó, dữ liệu từ cuộc thử nghiệm hệ thống liên lạc Starlink có thể giúp phát triển liên lạc không gian cho các sứ mệnh trong tương lai.

SpaceX thử nghiệm thành công hệ thống ‘đũa’ gắp tên lửa

Hệ thống tên lửa Starship đang dần chứng minh tham vọng đưa người lên sao Hỏa của tỷ phú Elon Musk – CEO công ty hàng không vũ trụ SpaceX. Đây là tên lửa cao nhất (khoảng 120 m) và mạnh nhất từng được chế tạo, có thể tạo ra lực đẩy gần 8.000 tấn khi phóng.

Trong lần phóng thử nghiệm Starship thứ 5 từ cơ sở Starbase, bang Texas, lúc 8h25 ngày 13/10 (20h25 cùng ngày giờ Hà Nội), SpaceX đạt cột mốc quan trọng khi thu hồi tầng đẩy Super Heavy thành công bằng công nghệ “đũa” gắp mới. Cụ thể, khoảng 7 phút sau khi phóng, tầng đẩy này đã hạ xuống chính xác gần tháp phóng Mechazilla và được cánh tay robot bắt lại. Trong khi đó, tầng trên Starship đáp xuống Ấn Độ Dương.

“Đây là một ngày lịch sử với ngành kỹ thuật. Thật không thể tin được! Ngay trong lần thử đầu tiên, chúng tôi đã bắt thành công tầng đẩy Super Heavy trở lại tháp phóng”, Kate Tice, quản lý hệ thống chất lượng của SpaceX, chia sẻ.

Starship phải dựa vào tháp phóng với cánh tay robot giống như đôi đũa để trở về mặt đất vì không có chân đáp. Việc loại bỏ chân đáp giúp tên lửa rút ngắn thời gian quay vòng và giảm đáng kể cân nặng. Mỗi kg khối lượng tiết kiệm được sẽ cho phép tên lửa mang thêm hàng hóa lên quỹ đạo.

Tầm nhìn của Musk là trong tương lai, cánh tay đũa có thể nhanh chóng đưa tên lửa trở lại bệ phóng – cho phép nó cất cánh lần nữa ngay khi được tiếp nhiên liệu – có thể chỉ trong vòng 30 phút sau khi hạ cánh. Với việc cải tiến những chuyến du hành vũ trụ, Musk hy vọng có thể xây dựng một cộng đồng dân cư trên sao Hỏa, biến con người trở thành loài đa hành tinh.

Nỗ lực khai thác điện Mặt Trời ngoài không gian

Khai thác năng lượng khổng lồ của Mặt Trời ngoài vũ trụ không phải ý tưởng bất khả thi. Đây là nguồn năng lượng có sẵn thường xuyên, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết xấu, độ che phủ mây, thời gian ban đêm hay các mùa.

Có nhiều ý tưởng nhằm thực hiện điều này, nhưng phương pháp hoạt động phổ biến như sau. Các vệ tinh lắp pin quang năng sẽ được phóng lên quỹ đạo ở độ cao lớn. Pin quang năng thu năng lượng Mặt Trời, chuyển đổi thành vi sóng rồi truyền không dây về Trái Đất qua thiết bị phát tín hiệu lớn, có thể truyền tới vị trí cụ thể trên mặt đất với độ chính xác cao. Vi sóng có thể dễ dàng xuyên qua mây và thời tiết xấu, hướng đến ăngten thu nhận trên Trái Đất. Sau đó, vi sóng được chuyển đổi trở lại thành điện và đưa vào lưới điện.

Ví dụ, năm ngoái, một vệ tinh do các kỹ sư Viện Công nghệ California (Caltech) chế tạo trong nhiệm vụ Space Solar Power Demonstrator đã lần đầu tiên truyền điện Mặt Trời từ không gian. Nhiệm vụ này kết thúc hồi tháng 1/2024.

Chương trình sáng kiến bền vững Transition Labs của Iceland cũng đang hợp tác với công ty năng lượng Reykjavik Energyt trong nước và công ty Space Solar ở Anh để phát triển nhà máy năng lượng Mặt Trời bên ngoài khí quyển Trái Đất. Space Solar hồi tháng 4 thông báo đạt đột phá trong công nghệ truyền điện không dây, một bước quan trọng giúp hiện thực hóa ý tưởng sản xuất điện Mặt Trời trong vũ trụ.

Nhật Bản cũng đang chuẩn bị truyền năng lượng Mặt Trời từ vũ trụ về Trái Đất vào năm 2025. Hồi tháng 4, Koichi Ijichi, cố vấn ở viện nghiên cứu Japan Space Systems, vạch ra lộ trình thử nghiệm nhà máy điện Mặt Trời cỡ nhỏ trong vũ trụ, truyền năng lượng không dây từ quỹ đạo thấp về Trái Đất. Theo đó, một vệ tinh nhỏ nặng khoảng 180 kg sẽ truyền khoảng 1 kW điện từ độ cao 400 km. Nếu thành công, công nghệ này sẽ góp phần giải quyết nhu cầu năng lượng khổng lồ của thế giới.

Theo Sở hữu trí tuệ