Giải thích: Điều gì khiến chiếc máy bay bền bỉ của NASA hạ cánh trên sao Hỏa gặp khó khăn?

Thông thường, một chuyến đi đến sao Hỏa, cách đó khoảng 300 triệu dặm, mất khoảng bảy tám tháng. Perseverance được đưa ra vào ngày 30 tháng 7 năm 2020 trong thời điểm sao Hỏa và Trái đất ở gần nhau nhất.

Máy thám hiểm kiên trì sử dụng máy khoan của mình để thu thập một mẫu đá trên sao Hỏa trong tài liệu minh họa khái niệm nghệ thuật không ghi ngày tháng này. (NASA / JPL-Caltech / Tài liệu phát qua Reuters)

Vào thứ Năm, tàu thăm dò Perseverance của NASA dự kiến ​​sẽ hạ cánh xuống miệng núi lửa Jezero trên Hành tinh Đỏ, sau đó nó sẽ tiếp tục hoạt động để tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống trong quá khứ.

Hạ cánh là chặng ngắn nhất nhưng là một trong những giai đoạn quan trọng nhất và cũng khó khăn nhất của nhiệm vụ. NASA nói rằng vì nó rất khó, chỉ 40% các sứ mệnh từng được các cơ quan không gian trên thế giới gửi đến sao Hỏa là thành công vì hàng trăm thứ phải đi đúng hướng để giảm cắn móng tay.

Để đưa ra một số bối cảnh về sự khó khăn khi thực hiện các sứ mệnh như lần này, có ví dụ về nhà toán học nghiên cứu Katherine Johnson. Trong phim 2016 Hình ẩn , Taraji P. Henson đóng vai Johnson, người đã làm việc để tìm ra các tính toán chính xác xác định quỹ đạo của viên nang sẽ phóng John Glenn vào không gian vào năm 1962.

Các nhiệm vụ khác tới sao Hỏa

Một sứ mệnh khác trên sao Hỏa, Al Amal (Hy vọng) của UAE – sứ mệnh như vậy đầu tiên của thế giới Ả Rập– vào quỹ đạo sao Hỏa tuần trước . Tuy nhiên, đây là một nhiệm vụ quỹ đạo và không liên quan đến việc hạ cánh trên bề mặt hành tinh. Ngoài UAE, Trung Quốc cũng khởi động sứ mệnh sao Hỏa trong khoảng thời gian từ tháng 7-8.

Trước những sứ mệnh không gian đầy tham vọng như vậy, một số nhà sinh vật học thiên văn đã bày tỏ lo ngại về khả năng 'ô nhiễm liên hành tinh'. Điều này có nghĩa là vận chuyển các vi sinh vật sống trên Trái đất đến các thiên thể khác và đưa các vi sinh vật ngoài Trái đất trở lại Trái đất. Ủy ban Nghiên cứu Không gian (COSPAR) đưa ra 'chính sách bảo vệ hành tinh' nhằm hạn chế số lượng vi khuẩn được gửi đến các hành tinh khác, cũng như đảm bảo rằng sự sống ngoài hành tinh không gây ra sự tàn phá trên Trái đất.

Làm thế nào để tàu vũ trụ đến được sao Hỏa?

Thông thường, một chuyến đi đến sao Hỏa, cách đó khoảng 300 triệu dặm, mất khoảng bảy tám tháng. Perseverance được đưa ra vào ngày 30 tháng 7 năm 2020 trong thời điểm sao Hỏa và Trái đất ở gần nhau nhất. Cửa sổ này rất quan trọng vì hai hành tinh quay quanh Mặt trời với tốc độ khác nhau và cứ sau hai năm, các hành tinh lại ở vị trí gần nhau nhất. Các cơ quan vũ trụ muốn phóng tàu vũ trụ của họ trong khoảng thời gian này vì khoảng cách gần hơn có nghĩa là sử dụng ít nhiên liệu tên lửa hơn.

Theo một phân tích được thực hiện bởi Đại học Purdue , giá thành của thuốc phóng tên lửa rắn ước tính khoảng 5 USD / kg. Tuy nhiên, chiếc xe Perseverance rover có kích thước bằng một chiếc ô tô đang sử dụng hệ thống chạy bằng năng lượng hạt nhân. Trong gần 30 năm nữa, nó sẽ trở thành máy bay đầu tiên sử dụng plutonium sản xuất trong nước do các phòng thí nghiệm quốc gia ở Mỹ tạo ra. Chiếc rover sẽ được cung cấp năng lượng bởi một máy phát điện sẽ chuyển hóa nhiệt được tạo ra bởi sự phân hủy tự nhiên của plutonium-238 thành điện năng, điều này sẽ giữ cho chiếc rover và các công cụ của nó hoạt động khi nó hạ cánh trên sao Hỏa.

Cái giá phải trả của sứ mệnh Kiên trì là bao nhiêu?

NASA ước tính sẽ chi 2,7 tỷ USD cho sứ mệnh này, bao gồm phát triển tàu vũ trụ, hoạt động phóng và chi phí duy trì hoạt động khi nó hạ cánh trên sao Hỏa.

Dựa theo Hiệp hội hành tinh , việc sử dụng plutonium-238 làm nhiên liệu đã khiến chi phí của sứ mệnh tăng lên vì vật liệu hạt nhân có liên quan đến các quy định an toàn và môi trường cao hơn. Tổng chi phí của sứ mệnh tương đương với số tiền Google kiếm được trong sáu ngày hoặc số tiền mà người Mỹ chi cho thú cưng của họ cứ sau 10 ngày hoặc tương đương với 33 giờ điều hành Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, xã hội cho biết.

THAM GIA NGAY :Kênh điện tín giải thích nhanh

Tại sao việc hạ cánh trên sao Hỏa lại khó khăn?

Vào, xuống và hạ cánh (EDL), là giai đoạn khốc liệt nhất của sứ mệnh Sao Hỏa 2020 được gọi là. Để máy bay Perseverance hạ cánh thành công trên Sao Hỏa, một số điều cần phải thực hiện đúng. Giai đoạn EDL bắt đầu khi người lái sẽ đến đỉnh của bầu khí quyển sao Hỏa với tốc độ 20.000 km một giờ. Thách thức ở đây đối với người thám hiểm là giảm tốc độ của nó từ khoảng 20.000 km một giờ xuống 0 và đồng thời hạ cánh xuống một bề mặt hẹp trên miệng núi lửa.

Theo NASA, giai đoạn EDL sẽ kết thúc sau bảy phút khi người lái tàu sẽ đứng yên trên bề mặt hành tinh. Sau đó, hệ thống phanh cần được áp dụng một cách rất cẩn thận, sáng tạo và đầy thử thách.

Mười phút trước khi đi vào bầu khí quyển, người lái sẽ rời khỏi giai đoạn hành trình, bao gồm các tấm pin mặt trời, đài và bình nhiên liệu được sử dụng trong chuyến bay. Chỉ có lớp vỏ bình xịt bảo vệ, bao gồm máy quay và tầng đi xuống mới thực hiện chuyến đi đến bề mặt hành tinh. Bây giờ, khi tàu vũ trụ đi vào bề mặt sao Hỏa , nó sẽ bị làm chậm lại do lực cản, đó là khi lực ma sát của bầu khí quyển của một hành tinh tác động lên bề mặt của tàu vũ trụ, do đó làm chậm nó và hạ thấp độ cao quỹ đạo của nó.

Trong khi lực cản làm tàu ​​vũ trụ chậm lại, nó cũng làm nóng nó và hiện tượng nóng lên cao nhất xảy ra khoảng 80 giây sau khi máy bay đi vào bầu khí quyển. Nhưng điều này không ảnh hưởng đến rover, nằm bên trong aeroshell ở nhiệt độ phòng.

Trong khi đi xuống bầu khí quyển, tàu vũ trụ sẽ cần phải bắn ra các động cơ đẩy nhỏ để đi đúng hướng, vì nó có thể bị đẩy lệch hướng do các túi không khí nhỏ với mật độ khác nhau. Sau đó, lá chắn nhiệt sẽ làm tàu ​​vũ trụ giảm tốc độ khoảng 1.600 km một giờ, lúc này (khoảng 240 giây sau khi vào) chiếc dù siêu thanh sẽ được triển khai.

Hai mươi giây sau khi chiếc dù được triển khai, tấm chắn nhiệt tách ra và lần đầu tiên người lái tiếp xúc với bầu khí quyển của hành tinh. Lúc này, chiếc dù đang phát huy tác dụng để tiếp tục giảm tốc độ cho phương tiện. Nhưng do bầu khí quyển của sao Hỏa mỏng nên phương tiện này vẫn đang di chuyển về phía bề mặt với tốc độ 320 km một giờ. Do đó, để hạ cánh an toàn, người điều khiển cần bỏ dù và thực hiện phần còn lại của chuyến đi bằng cách sử dụng tên lửa, một phần của giai đoạn hạ cánh, động cơ của nó sẽ được kích hoạt khi người lái ở độ cao khoảng 2.100 mét so với bề mặt.

Tốc độ xuống cuối cùng của chiếc xe di chuyển là khoảng 2,7 km một giờ, chậm hơn tốc độ mà một người bình thường có thể đi bộ trong một giờ – khoảng 5 km. Ở giai đoạn này, với khoảng 12 giây còn lại để chạm xuống bề mặt ở độ cao khoảng 66 feet so với bề mặt, thiết bị di chuyển được hạ xuống trên một bộ dây cáp. Khi người lái cảm nhận rằng bánh xe của nó đã chạm đất, nó sẽ cắt các dây cáp, sau đó, chúng sẽ hạ cánh độc lập không kiểm soát trên bề mặt, ở một nơi nào đó cách xa người lái.

Một tên lửa Atlas V của United Launch Alliance mang theo phương tiện Rover Perseverance Rover của NASA's Mars 2020 cất cánh từ Trạm Không quân Cape Canaveral ở Cape Canaveral, Florida, Hoa Kỳ vào ngày 30 tháng 7 năm 2020. (NASA / Joel Kowsky / Handout via Reuters)

Người thám hiểm Kiên trì sẽ làm gì trên sao Hỏa?

Sự kiên trì sẽ dành một năm trên sao Hỏa (hai năm trên trái đất) trên hành tinh mà nó sẽ khám phá khu vực hạ cánh. Miệng núi lửa Jezero nơi nó sẽ hạ cánh từng là địa điểm của một châu thổ sông cổ đại (các nhà khoa học biết điều này vì bằng chứng thu thập được trong các nhiệm vụ đổ bộ và quỹ đạo trước đây chỉ ra điều kiện ẩm ướt trên hành tinh hàng tỷ năm trước).

Nếu sao Hỏa từng có bầu khí quyển ấm hơn tạo điều kiện cho nước chảy trong quá khứ xa xưa của nó (3,5-3,8 tỷ năm trước), và nếu sự sống của vi sinh vật tồn tại trên đó, thì rất có thể nó tồn tại ở những vùng đặc biệt ngay cả ngày nay.

Người lái xe mang theo bảy thiết bị, bao gồm một hệ thống máy ảnh tiên tiến với khả năng thu phóng, một SuperCam, một công cụ sẽ cung cấp hình ảnh và phân tích thành phần hóa học và một quang phổ kế. Tuy nhiên, một trong những công cụ thú vị nhất trên tàu thám hiểm được gọi là MOXIE, sẽ tạo ra oxy từ carbon dioxide trong khí quyển sao Hỏa. Nếu thiết bị này thành công, thì các phi hành gia trong tương lai (tính đến thời điểm hiện tại, chưa có con người nào đặt chân lên sao Hỏa) có thể sử dụng nó để đốt nhiên liệu tên lửa để quay trở lại Trái đất.

Máy bay thám hiểm cũng sẽ mang theo Ingenuity, máy bay trực thăng đầu tiên bay trên sao Hỏa. Điều này sẽ giúp thu thập các mẫu trên bề mặt từ những vị trí mà người lái không thể tiếp cận. Nhìn chung, rover được thiết kế để nghiên cứu các dấu hiệu của sự sống cổ đại, thu thập các mẫu có thể được gửi trở lại Trái đất trong các nhiệm vụ trong tương lai và thử nghiệm công nghệ mới có thể mang lại lợi ích cho các sứ mệnh của robot và con người tới hành tinh trong tương lai.

Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN: