Giải thích: Tại sao tên lửa GSLV Mk-III của Chandrayaan-2 lại gặp trục trặc

Vụ phóng Chandrayaan-2 hôm nay: ISRO dự định sử dụng tên lửa này, một sản phẩm của hơn ba thập kỷ nghiên cứu và phát triển, cho tất cả các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu trong tương lai, bao gồm cả Gaganyaan, sứ mệnh con người đầu tiên của Ấn Độ, dự kiến ​​được phóng trước năm 2022.

Phương tiện phóng vệ tinh địa đồng bộ (GSLV) MkIII của Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO) chở Chandrayaan-2 đang đứng tại Trung tâm Vũ trụ Satish Dhawan sau khi sứ mệnh bị hủy bỏ vào phút chót tại Sriharikota.

Vụ phóng Chandrayaan -2, nỗ lực đầu tiên của Ấn Độ nhằm hạ cánh tàu vũ trụ lên Mặt trăng, đã bị hủy bỏ chưa đầy một giờ kể từ khi cất cánh vào sáng thứ Hai sau khi các nhà khoa học phát hiện ra trục trặc kỹ thuật trong hệ thống phương tiện phóng. Phương tiện thực hiện nhiệm vụ là tên lửa GSLV Mk-III, một phương tiện mua mới tương đối quan trọng đối với các nhiệm vụ trong tương lai của ISRO.

Theo dõi cập nhật trực tiếp về sự ra mắt của Chandrayaan-2

Điều gì khiến tên lửa mới trở nên quan trọng?

ISRO dự định sử dụng tên lửa này, một sản phẩm của hơn ba thập kỷ nghiên cứu và phát triển, cho tất cả các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu trong tương lai, bao gồm cả Gaganyaan, sứ mệnh con người đầu tiên của Ấn Độ, dự kiến ​​được phóng trước năm 2022. Phương tiện này có thể phóng các vệ tinh thương mại nặng hơn , cũng được dự báo sẽ là nguồn tạo ra doanh thu lớn cho ISRO.

Tuy nhiên, trụ cột chính trong các vụ phóng của ISRO trong ba thập kỷ qua là Phương tiện phóng vệ tinh vùng cực (PSLV), một tên lửa chỉ thất bại trong hai lần phóng trong số 48 lần phóng kể từ đầu những năm 1990. Chandrayaan-1 và Mangalyaan cũng được PSLV tung ra.

Tại sao PSLV không được sử dụng cho Chandrayaan- hai?

PSLV có những hạn chế của nó. Nó không có đủ sức mạnh để mang các vệ tinh nặng hơn, hoặc đi sâu hơn vào không gian. PSLV có thể cung cấp trọng tải khoảng 1750 kg để hạ thấp quỹ đạo Trái đất, lên đến độ cao 600 km tính từ bề mặt Trái đất. Nó có thể đi cao hơn vài trăm km trong Quỹ đạo chuyển giao địa tĩnh (GTO), nhưng chỉ với trọng tải giảm. Chandrayaan-1 nặng 1380 kg, trong khi Mangalyaan có khối lượng cất cánh là 1337 kg.

Nhiều vệ tinh thương mại phổ biến được sử dụng để viễn thám, phát sóng hoặc dẫn đường có trọng lượng dưới 1.500 kg và cần được đưa vào quỹ đạo thấp của Trái đất. PSLV đã chứng minh một phương tiện lý tưởng để làm điều này - cho cả các vệ tinh thương mại của Ấn Độ và nước ngoài.

Tuy nhiên, có những vệ tinh nặng hơn nhiều - trong khoảng 4.000-6.000 kg hoặc hơn - và cần được đưa vào quỹ đạo địa tĩnh cách Trái đất hơn 30.000 km. Tên lửa mang theo các vệ tinh khổng lồ như vậy cần phải có sức mạnh lớn hơn đáng kể.

Được xây dựng như tên lửa cho tương lai, vì ISRO đặt mục tiêu đưa các trọng tải ngày càng lớn hơn và thăm dò sâu hơn vào không gian, GSLV Mk-III có một lịch sử thú vị và một câu chuyện về ba thập kỷ làm việc chăm chỉ trong việc thuần hóa công nghệ đông lạnh. (Nguồn: ISRO)

Và tên lửa GSLV có sức mạnh đó?

Tên lửa GSLV (Phương tiện phóng vệ tinh địa lý) sử dụng nhiên liệu khác và có lực đẩy lớn hơn nhiều so với lực đẩy của PSLV. Do đó, chúng có thể mang trọng tải nặng hơn và đi sâu hơn vào không gian. Ví dụ, Chandrayaan-2 có tổng khối lượng gần 4.000 kg.

Trong số các tên lửa GSLV của ISRO, GSLV Mk-III là loại mới nhất và mạnh nhất. Nó đã có hai chuyến bay thành công cho đến nay - nó đã thực hiện và triển khai vệ tinh liên lạc GSAT-19 vào ngày 5 tháng 6 năm 2017 và sau đó là vệ tinh liên lạc GSAT-29 vào ngày 14 tháng 11 năm ngoái. Nó đã có một chuyến bay thử nghiệm vào năm 2014.

GSLV Mk-III được trang bị động cơ lỏng lõi, có hai tên lửa đẩy rắn được sử dụng để cung cấp lực đẩy lớn cần thiết khi cất cánh và một động cơ đông lạnh ở tầng trên.

Động cơ đông lạnh là gì?

Cryogenics là ngành khoa học liên quan đến hành vi của vật liệu ở nhiệt độ rất thấp. Công nghệ đông lạnh là một thách thức để làm chủ, nhưng rất cần thiết cho một tên lửa như GSLV Mk-III. Trong số tất cả các loại nhiên liệu tên lửa, hydro được biết là cung cấp lực đẩy lớn nhất. Nhưng hydro ở dạng khí tự nhiên rất khó xử lý, và do đó, không được sử dụng trong động cơ bình thường của tên lửa như PSLV. Hydro có thể được sử dụng ở dạng lỏng, nhưng nó chuyển thành chất lỏng ở nhiệt độ rất thấp - gần 250 ° C dưới 0. Để đốt cháy nhiên liệu này, oxy cũng cần phải ở dạng lỏng và điều đó xảy ra ở khoảng 90 ° C dưới 0. Việc tạo ra một bầu không khí có nhiệt độ thấp như vậy trong tên lửa là rất khó - nó gây ra các vấn đề cho các vật liệu khác.

Khán giả rời đi sau khi nhiệm vụ Chandrayaan-2 bị hủy bỏ tại Sriharikota (AP)

Ấn Độ đã phát triển công nghệ như vậy khi nào và như thế nào?

Sự phát triển của GSLV Mk-III là câu chuyện của ba thập kỷ làm việc chăm chỉ về công nghệ đông lạnh. Công nghệ này đã bị Hoa Kỳ từ chối cung cấp cho Ấn Độ vào đầu những năm 1990, buộc nước này phải tiến hành công khai hóa.

ISRO đã lên kế hoạch phát triển động cơ đông lạnh từ giữa những năm 1980, khi chỉ một số ít quốc gia - Mỹ, trước đó là Liên Xô, Pháp và Nhật Bản - có công nghệ này. Để theo dõi nhanh sự phát triển của các phương tiện phóng thế hệ tiếp theo - chương trình GSLV đã được hình dung trước đó - ISRO đã quyết định nhập khẩu một số loại động cơ này. Nó đã tổ chức các cuộc thảo luận với Nhật Bản, Mỹ và Pháp trước khi tìm kiếm động cơ của Nga. Năm 1991, ISRO và cơ quan vũ trụ Nga, Glavkosmos, đã ký một thỏa thuận cung cấp hai loại động cơ này cùng với việc chuyển giao công nghệ để các nhà khoa học Ấn Độ có thể chế tạo chúng trong tương lai.

Tuy nhiên, Mỹ, quốc gia đã mất hợp đồng động cơ, đã phản đối việc bán động cơ của Nga, viện dẫn các điều khoản của Chế độ Kiểm soát Công nghệ Tên lửa (MTCR) mà cả Ấn Độ và Nga đều không phải là thành viên. MTCR tìm cách kiểm soát sự phổ biến của công nghệ tên lửa. Nga, vẫn đang hồi phục sau sự sụp đổ của Liên Xô, không chịu nổi áp lực của Mỹ và hủy bỏ thỏa thuận vào năm 1993. Trong một thỏa thuận thay thế, Nga được phép bán bảy động cơ đông lạnh thay vì hai động cơ ban đầu, nhưng không thể chuyển giao công nghệ. đến Ấn Độ. Những động cơ này của Nga đã được sử dụng trong các chuyến bay đầu tiên của GSLV thế hệ thứ nhất và thứ hai (Mk-I và Mk-II). Chiếc cuối cùng trong số này đã được sử dụng trong lần phóng INSAT-4CR vào tháng 9 năm 2007.

Sau khi thỏa thuận ban đầu với Nga bị hủy bỏ, ISRO bắt đầu phát triển công nghệ đông lạnh của riêng mình tại Trung tâm Hệ thống đẩy chất lỏng ở Thiruvananthapuram. Phải mất hơn một thập kỷ để chế tạo động cơ. Năm 2010, hai vụ phóng tên lửa GSLV thế hệ thứ hai, một động cơ của Nga và một được phát triển trong nước, đều thất bại.

Thành công lớn đến vào tháng 12 năm 2014, với chuyến bay thử nghiệm GSLV thế hệ thứ ba (Mk-III), có chứa một động cơ đông lạnh bản địa. Nhiệm vụ này cũng mang theo một tàu tái nhập trọng tải thử nghiệm đã phóng ra sau khi đạt độ cao 126 km và hạ cánh an toàn ở Vịnh Bengal.

Hai vụ phóng thành công nữa của GSLV Mk-III sau đó. Chandrayaan-2 là vụ phóng lớn nhất và được chờ đợi nhất.

Vậy, điều gì đã xảy ra?

ISRO vẫn chưa cung cấp bản chất hoặc chi tiết của trục trặc kỹ thuật trong tên lửa. Sự cố được quan sát thấy sau khi mọi hoạt động lớn hoàn thành. Một trong những nhiệm vụ cuối cùng trước khi phóng là nạp nhiên liệu đông lạnh, hydro và oxy. Quá trình này được hoàn thành khoảng nửa giờ trước khi quá trình đếm ngược bị dừng vào sáng thứ Hai. Việc đánh giá mức độ nghiêm trọng của vấn đề có thể mất vài ngày.

Đây là một trở ngại lớn như thế nào?

Tác động ngay lập tức là lên lịch trình của Chandrayaan-2. ISRO đã nói rằng cơ hội hiện tại để phóng Chandrayaan-2 chỉ có trong khoảng thời gian từ ngày 9 đến ngày 16 tháng 7. Cơ hội đó giờ dường như đã không còn. Điều này có thể khiến nhiệm vụ bị trì hoãn vài tháng. ISRO vẫn chưa cho biết khi nào thì cơ hội tiếp theo sẽ mở ra.

Cho đến khi ISRO công khai đánh giá của mình về vấn đề, vẫn chưa thể dự đoán tác động đối với các sứ mệnh trong tương lai, đặc biệt là Gaganyaan, vốn có thời hạn chặt chẽ.

Tuy nhiên, các vụ phóng thất bại trong không gian không phải là bất thường. Đặc biệt, các nhiệm vụ trên Mặt Trăng có tỷ lệ thất bại cao. Có tới 52% tất cả các nhiệm vụ trên Mặt Trăng đều không thành công, gần đây nhất là trường hợp của Tàu đổ bộ Beresheet của Israel, đã phát triển các vấn đề sau khi đi vào quỹ đạo Mặt Trăng và rơi xuống bề mặt Mặt Trăng.

Về mặt kỹ thuật, Chandrayaan-2 không hề thất bại. Nhiệm vụ đã bị hủy bỏ trước khi được thực hiện sau khi một vấn đề được phát hiện.

Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN: