Xe tự hành tham vọng nhất của NASA trên sao Hỏa

Perseverance sẽ thu xếp đá để mang về Trái đất [trong tương lai], và lần đầu tiên thu lấy âm thanh trên sao Hỏa.

Thiết bị tự hành lớn nhất, phức tạp nhất từng đưa lên sao Hỏa nay đang trên hành trình bay của nó. Xe tự hành Perseverance (Bền Chí) của NASA đã rời bệ phóng thành công vào ngày 30 tháng Bảy, đây là sứ mệnh thứ ba trong ba sứ mệnh bay vào không gian trong đúng mười ngày. Xe tự hành Perseverance sẽ là sứ mệnh đầu tiên thu gom các mẫu đá để mang về Trái đất; nó cũng sẽ tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống ngoài hành tinh thời xa xưa, cho cất cánh chiếc trực thăng đầu tiên trên hành tinh đỏ và lần đầu tiên sử dụng microphone để thu lấy âm thanh của sao Hỏa.

Xe tự hành Perseverance của NASA rời bệ phóng lên đường đi sao Hỏa trên một tên lửa Atlas V từ Căn cứ Không quân Mũi Canaveral ở bang Florida. Ảnh: Joel Kowsky/NASA

Sứ mệnh đã rời bệ phóng từ Mũi Canaveral, bang Florida, trên tên lửa Atlas V lúc 7:50 sáng, giờ địa phương. Trước đó, vào ngày 20 tháng Bảy, tàu quỹ đạo Mars Hope của Các tiểu vương quốc Arab thống nhất đã rời bệ phóng, và xe tự hành Thiên Vấn 1 của Trung Quốc được phóng sau đó ba ngày. Cả ba sứ mệnh đều tận dụng sự thẳng hàng giữa quỹ đạo Trái đất và Hỏa tinh để có một lộ trình hiệu quả nhiên liệu.

Perseverance sẽ lướt đi trong không gian trong gần bảy tháng, hướng tới hạ cánh lên Miệng hố Jezero trên sao Hỏa vào ngày 18 tháng Hai 2021. Nếu nó tiếp đất an toàn, thì cỗ xe tự hành nặng 1.025 kg, trị giá 2,7 tỉ đô la Mĩ, được cấp năng lượng bằng plutonium sẽ dành ít nhất một năm sao Hỏa – gần hai năm Trái đất – khảo sát một vùng địa hình trong đó một con sông cổ từng chảy vào một cái hồ có thể chứa sự sống sao Hỏa.

Ngoài việc sục sạo thềm sông và bờ hồ tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống hóa thạch, Perseverance sẽ kiểm tra xem các nhà du hành có thể sản xuất oxygen từ khí quyển của hành tinh đỏ hay không. Nhưng quan trọng nhất, nó sẽ chứa đầy khoang với đất và đá sao Hỏa mà một phi thuyền vũ trụ trong tương lai có thể mang trở về Trái đất – trong cái gọi là chuyến bay lấy mẫu đầu tiên từ sao Hỏa.

“Perseverance sắp làm rất nhiều việc cho chúng ta,” lời của Kennda Lynch, một nhà sinh vật học vũ trụ tại Viện Mặt trăng và Hành tinh ở Houston, Texas.

Tàu thám hiểm thế hệ tiếp theo

Perseverance là một phiên bản tăng cường của xe tự hành Curiosity, thiết bị từng thu hút sự chú ý của thế giới khi nó hạ cánh lên sao Hỏa hồi 8 năm trước trong quá trình gay cấn kéo dài 7 phút. Sau một hành trình chừng 500 triệu km, Perseverance sẽ đi vào khí quyển Hỏa tinh ở tốc độ khoảng 19.500 km/h. Nó sẽ triển khai một cái dù rồi đến một hệ thống “cần trục trên không” – tương tự như cách dùng ở Curiosity – bật các tên lửa đẩy lùi làm nó chậm lại khi nó tiếp cận bề mặt hành tinh. Không giống Curiosity, phi thuyền vũ trụ mới có một hệ thống tự lái phát hiện được các chướng ngại như các tảng đá to, và dẫn hướng nó đến một vị trí an toàn.

Một khi Perseverance tiếp đất, các kĩ sư sẽ dành khoảng 90 ngày kiểm tra từ xa toàn bộ hệ thống của nó nhằm đảm bảo chúng đều hoạt động suôn sẻ. Có lẽ cỗ xe tự hành sẽ không lăn bánh chính thức trước tháng Năm, khi đó nó sẽ chạy đi trên sáu bánh xe để thám hiểm Miệng hố Jezero, nằm cách vị trí tiếp đất của Curiosity khoảng 3.750 km.

Trong một vài ngôn ngữ Slavic, Jezero có nghĩa là ‘hồ’. Hơn 3,8 tỉ năm trước, một con sông từng đổ vào miệng hố rộng 45 km này, và nước hồ chứa đầy hố. Các ảnh chụp cho thấy dọc theo vành miệng hố, các khoáng chất carbonate tích tụ và vón lại thành đá. Điều đó thật hấp dẫn bởi lẽ trên Trái đất, đá carbonate cổ xưa lưu giữ một số bằng chứng xưa nhất được biết của sự sống, trong đó có những thảm vi khuẩn hóa thạch gọi là stromatolite.

Nếu sự sống trên sao Hỏa từng tồn tại, thì carbonate tại Jezero là nơi thích hợp để tìm kiếm nó. “Chúng ta chưa từng khảo sát một môi trường như vậy trước đây,” theo lời Tanja Bosak, một nhà địa sinh vật học tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Cambridge, người đang làm việc với sứ mệnh. Bằng chứng của sự sống có thể xuất hiện ở dạng hóa thạch thực, hoặc các dấu hiệu hóa chất và địa chất của sinh vật sống từng có mặt trong đá.

Trực thăng sao Hỏa Ingenuity sẽ bay trinh sát tìm nơi thuận lợi cho Perseverance lăn bánh. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

Các công cụ khảo sát

Xe tự hành Perseverance mang theo các thiết bị biến nó thành một nhà địa chất thực địa thực thụ - và mang tính quốc tế đúng nghĩa. Chúng bao gồm một cặp camera zoom được có thể phát hiện một con ruồi từ phía bên kia sân thể thao; một trạm thời tiết do Tây Ban Nha chế tạo; một radar do Na Uy chế tạo có thể quét các lớp đất đá bên dưới bề mặt hành tinh; và một phiên bản tiên tiến của thiết bị laser từng mang trên xe Curiosity, nó sẽ khảo sát đá để nghiên cứu thành phần hóa học của chúng. “Ai mà không yêu thích một camera có gắn một laser bắn vỡ đá kia chứ?” phát biểu của John Grunsfeld, một cựu du hành gia NASA từng chỉ đạo việc phát triển Perseverance khi ông điều hành văn phòng khoa học của cơ quan không gian từ năm 2012 đến 2016.

Perseverance cũng đang đi tiên phong vì nó mang theo hai microphone, chúng không những sẽ hé lộ gió và các âm thanh khác của sao Hỏa lần đầu tiên, mà còn có thể lắng nghe những trục trặc kĩ thuật ở các động cơ hoặc bánh xe, Grunsfeld cho biết. Và nó có một trực thăng 1,8 kg tên là Ingenuity (Tài Ba), nó có thể bay trinh sát tìm chỗ cho xe tự hành có thể lăn bánh. Nếu sứ mệnh thành công, thì Ingenuity sẽ là tàu bay đầu tiên thực hiện một chuyến bay có điều khiển trên một hành tinh khác.

Song chủ lực của Perseverance là cánh tay robot của nó có thể vươn ra xa săm soi đất đá ở cự li gần, sau đó khoan lấy mẩu và chứa chúng trong các ống tại bụng xe. Sứ mệnh sẽ cất giữ các mẫu này chờ một phi thuyền vũ trụ trong tương lai có thể thu hồi chúng và mang chúng về Trái đất. Perseverance mang theo 43 ống, “và chúng tôi sẽ xài hết chúng nhằm lấy chừng 30 hoặc 35 mẫu thật sự tốt”, lời của Ken Farley, một nhà địa chất tại Viện Công nghệ California ở Pasadena và là nhà khoa học dự án của sứ mệnh. NASA và Cơ quan Không gian châu Âu lên kế hoạch mang các mẫu đá này về Trái đất vào năm 2031 để các nhà khoa học có thể nghiên cứu chúng trong các phòng thí nghiệm phức tạp – mặc dù chỉ mới một phần nhỏ nguồn tài trợ được thông qua.

Miệng hố Jezero trên sao Hỏa sẽ là địa điểm tiếp đất cho Perseverance. Ảnh: NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL/ESA

Những chuyến bay khứ hồi

“Việc lấy mẫu về sẽ là lần đầu tiên chúng ta tiến hành một chuyến bay khứ hồi lên sao Hỏa,” Grunsfeld nói. “Điều đó quan trọng vì nó là một phép ẩn dụ cho chuyến bay vũ trụ có người lái. Đa số nhà du hành đi lên sao Hỏa đều muốn quay về.”

Là một bước tiến tới thám hiểm dài hạn, xe tự hành Perseverance sẽ sử dụng một trong những thiết bị của nó nhằm nỗ lực sản xuất oxygen từ khí quyển carbon dioxide của sao Hỏa. Các nhà du hành con người tương lai sẽ có thể làm điều tương tự, sản xuất oxygen để thở hoặc sản xuất nhiên liệu tên lửa để trở về quê nhà.

Dịch bệnh COVID-19 khiến mấy tháng triển khai cuối của Perseverance trên Trái đất đã diễn ra không mấy thuận lợi. Hồi tháng Ba, khi dịch bệnh lan sang nước Mĩ, phi thuyền vũ trụ đã ở Florida sẵn sàng cất cánh – nhưng đa số kĩ sư của nó còn kẹt lại ở California, tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực ở Pasadena. Khi cần di chuyển nhân viên đến Florida hỗ trợ những sắp xếp sau cùng, NASA phải sử dụng một số máy bay chuyên dụng để chuyên chở để tránh rủi ro bị nhiễm virus corona trên những chuyến bay thương mại.

Nguồn: Nature 584, 15-16 (2020)

doi: 10.1038/d41586-020-02257-w

Tham khảo:

1. Goudge, T. A. Mustard, J. F., Head, J. W., Fassett, C. I. & Wiseman, S. M. J. Geophys. Res. Planets 120, 775–808 (2015).

2. Horgan, B. H. N., Anderson, R. B., Dromart, G., Amador, E. S. & Rice, M. S. Icarus 339, 113526 (2020).

3. Allwood, A. C., Walter, M. R., Kamber, B. S., Marshall, C. P. & Burch, I. W. Nature 441, 714–718 (2006).