Trong số các hành tinh thuộc Hệ Mặt Trời, Sao Hỏa luôn có một sức hút mãnh liệt, và chính là "điểm đến" mang lại nhiều hy vọng nhất cho nhân loại. 

"Hỏa tinh" có thể dễ dàng được nhìn thấy từ Trái Đất, sở hữu bầu khí quyển mỏng, với những đặc điểm trên bề mặt có nét giống với cả các hố va chạm trên Mặt Trăng, cũng như hành tinh của chúng ta. Không chỉ vậy, ngày và mùa trên Sao Hỏa cũng tương đối giống Trái Đất, do chu kỳ tự quay và độ nghiêng của trục quay so với mặt phẳng xích đạo là như nhau. 

Những lý do này khiến các nhà khoa học luôn cho rằng: Một ngày nào đó, nhân loại sẽ đặt chân, rồi định cư ở Sao Hỏa. Một số nhà hoạch định môi trường thậm chí khẳng định trong tương lai gần, chúng ta buộc phải biến Sao Hỏa trở thành thuộc địa của mình, do sự biến đổi khí hậu đang khiến Trái Đất trở nên vô cùng "dữ dội".

Thế nhưng, chúng ta đã làm được những gì trên chặng đường chinh phục Sao Hỏa?

So với việc tự phóng mình lên không gian rồi đặt chân lên một hành tinh xa xôi, thì việc "ném" một chú robot để làm thay chúng ta nhiệm vụ "trinh sát" được xem là một sự lựa chọn khôn ngoan. Đây cũng chính là cách mà các nhà khoa học sử dụng để đánh giá mức độ an toàn, cũng như khả năng để con người có thể sinh sống trên sao Hỏa.

Cách đây 25 năm, một robot tự hành (còn gọi là rover), được đặt tên là Sojourner, đã mở đầu cho chiến dịch chinh phục hành tinh Đỏ. Kể từ đó tới nay, đã có thêm 5 chiếc rover khác được đưa lên sao Hỏa. Mỗi chiếc đều đi đến một nơi khác nhau trên hành tinh Đỏ. 

Điều này cho phép các nhà khoa học "lập bản đồ", cũng như có được những dữ liệu địa chất phong phú, để rồi nắm được cách thức hình thành, phát triển sao Hỏa theo thời gian. Thậm chí theo một cách tham vọng hơn, chúng ta luôn mong muốn tìm thấy các dấu hiệu của sự sống cổ đại trên hành tinh Đỏ.

Mỗi chiếc rover đều mang theo những thiết kế đặc trưng, cho thấy sự sáng tạo và ý nghĩa mà những nhà sáng chế đã gửi gắm theo chúng, cũng như để hoàn tất công việc được giao. Bà Jennifer Trosper, kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL), đồng thời là người đã làm việc trên toàn bộ 5 chiếc rover của NASA, cho biết: "Đó là lời khẳng định của nhân loại trên sao Hỏa, và cả sự sáng tạo của chúng ta."

Sojourner - rover thám hiểm sao Hỏa đầu tiên của nhân loại, được sinh ra trong thời đại mà ngay cả các kỹ sư cũng không chắc rằng liệu họ có thể đưa một robot lên tận hành tinh Đỏ và vận hành chúng một cách bình thường hay không.

Vào đầu những năm 1990, Tổng giám đốc NASA khi đó là Daniel Goldin không ngừng thúc giục các nhân viên của mình theo triết lý làm mọi thứ "nhanh hơn, tốt hơn và rẻ hơn". Tuy nhiên, mọi thứ không hề dễ dàng. Trên thực tế, NASA đã gặp rất nhiều khó khăn, vì trước đó họ không hề có kinh nghiệm về các chuyến bay ngoài vũ trụ (chỉ có Liên Xô là quốc gia từng phóng và vận hành robot rover trên Mặt Trăng vào các năm 1970, 1973). 

Thế nhưng NASA vẫn quyết tâm thúc đẩy một chiến dịch có phần liều lĩnh và táo bạo, để rồi điều đó cuối cùng đã mang đến tia hy vọng cho nhân loại. Điều này được thể hiện ở ngay tên gọi của robot: Sojourner (tạm dịch: Kẻ lưu trú). 

Ở đó, ta thấy niềm khát vọng, pha chút ngạo nghễ của người Mỹ, như một lời khẳng định rằng một ngày nào đó, con người sẽ đặt chân tới sao Hỏa. Mặc dù sự thật là chiếc rover này chỉ có kích thước tương đương ...một lò vi sóng mà thôi.

NASA đã chọn Ares Vallis - một con kênh cạn có diện tích khá rộng, nhiều khả năng xuất hiện từ sau một trận lũ cổ đại, để làm nơi hạ cánh cho Sojourner và bắt đầu sứ mệnh của mình. Sở dĩ làm điều này là vì NASA cho rằng việc hạ cánh chính xác gần các ngọn núi, hay hẻm núi là điều nằm ngoài khả năng của họ thời bấy giờ.

Sojourner đã dành gần 3 tháng để khám phá cảnh quan xung quanh. Quá trình này diễn ra cực kì chậm rãi vì những người điều khiển Sojourner phải chờ tín hiệu phản hồi từ robot để nắm rõ được vị trí, cũng như mức độ an toàn của robot mỗi khi nó tiến thêm được một inch quãng đường.

Có lần, họ đã mắc phải sai lầm tai hại khi tải nhầm một đoạn code yêu cầu chiếc rover tự ngắt toàn bộ hệ thống. Rất may là sự cố đã được khắc phục, và Sojourner vẫn kiên cường tiến về phía trước.

Sau 11 tuần (so với dự kiến chỉ 1 tuần hoạt động theo kế hoạch), Sojourner gặp tình trạng đông cứng do thời tiết khắc nghiệt trên sao Hỏa và không còn có thể điều khiển được nữa. Robot thám hiểm sao Hỏa đầu tiên ngừng hoạt động vào ngày 27/9/1997. Trong sứ mệnh của mình, chiếc rover nhỏ bé đã phân tích thành phần hóa học của 15 loại đá trên sao Hỏa và kiểm tra độ ma sát của đất.

Sau thành công của Sojourner, NASA tự tin và liên tục đưa thêm robot thám hiểm lên sao Hỏa vào các năm 1998 và 1999. Tuy nhiên, cả hai nỗ lực này đều thất bại.

Mãi tới năm 2003, NASA mới đưa được 2 chiếc rover có tên gọi là Spirit và Opportunity lên sao Hỏa. Chúng có kích thước tương tự nhau, to như một chiếc xe golf, và mang theo những cải tiến lớn so với thế hệ tiền nhiệm. Cũng từ bấy giờ, người ta quen với tên gọi "tàu thám hiểm" thay vì chỉ là "robot thám hiểm".

Cải tiến đáng giá đầu tiên, đó là mỗi robot đều được trang bị một cánh tay để vươn về phía trước, cho phép chúng thực hiện những chuyển động tinh vi, phức tạp. Tiếp theo, cả hai đều có camera được cải tiến, và 3 máy quang phổ. Chúng cũng được gắn kèm công cụ có thể mài đá, nhằm để lộ kết cấu bên dưới lớp bề mặt.

Cả hai robot này đều vượt xa kỳ vọng khi chúng sống sót sau nhiều năm trên sao Hỏa, và mang lại những nghiên cứu quý giá. Trong đó, Spirit dù bị gãy một bánh xe từ sớm, nhưng vẫn hoàn thành nhiệm vụ khám phá khu vực xung quanh địa điểm của nó là miệng núi lửa Gusev, nơi có cảnh quan cổ điển gồm bụi, đá và các ngọn đồi.

Còn Opportunity thậm chí còn khiến các nhà khoa học sửng sốt hơn, khi nó chính là robot đã phát hiện ra bằng chứng xác thực đầu tiên về nước lỏng trong quá khứ tồn tại trên sao Hỏa. Đây là một khám phá mang đến ý nghĩa khổng lồ và rất được nhân loại mong đợi.

Xuất phát từ khu vực hạ cánh tại đồng bằng Meridiani Planum, tàu Opportunity di chuyển đến được một miệng núi lửa có tên là Endeavour và tiếp tục mang đến những khám phá quan trọng. 

Những mẫu đá phát hiện thấy ở Endeavour khiến các nhà khoa học bất ngờ, giống như "bước vào một thế giới hoàn toàn mới", khi chúng có niên đại lên tới hàng trăm triệu năm so với những mẫu đá khác từng được nghiên cứu trên sao Hỏa. Chúng cũng mang theo bằng chứng về các loại hợp chất hóa học của nước từ xa xưa.

Vào năm 2015, Opportunity đã vượt qua quãng đường dài 42,2 km, trước khi ngừng hoạt động vào năm 2019 do ảnh hưởng từ một cơn bão bụi dữ dội. Trước đó vào năm 2010, Spirit cũng đã sớm kết thúc sứ mệnh của mình.

Vào giữa những năm 2000, NASA quyết định cần phải có những bước tiến lớn hơn dành cho khám phá sao Hỏa. Họ xây dựng chiếc rover Curiosity với kích thước khổng lồ của một chiếc xe thể thao đa dụng (SUV) nặng tới 1 tấn. Nhưng đi kèm với đó là bài toán làm thế nào để đưa nó lên hành tinh Đỏ và hạ cánh an toàn.

Rốt cuộc vào tháng 8/2012, Curiosity đã hạ cánh xuống gần Núi Sharp, một khu vực đá trầm tích cao khoảng 5 km bên trong miệng núi lửa Gale. Các nhà khoa học ở NASA thậm chí đã phải sử dụng hệ thống tên lửa đẩy retro tiếp sức để giúp "con thú" này hạ cánh an toàn.

Không giống như những người tiền nhiệm chạy bằng năng lượng mặt trời, "chiếc SUV" hoạt động dựa trên năng lượng tạo ra từ sự phân rã phóng xạ của plutonium. Cải tiến này cho phép nó di chuyển xa hơn và nhanh hơn. Cùng với đó là khả năng cung cấp năng lượng cho 2 phòng lab hóa học được tích hợp bên trong robot.

Nhờ những thuật toán tiến bộ, Curiosity có cách hoàn toàn mới để khám phá sao Hỏa. Mỗi khi robot lăn bánh tới một khu vực mới, nó sẽ quan sát toàn bộ khu vực xung quanh bằng máy ảnh, rồi dùng tia laser để quét những tảng đá mà nó cảm thấy "khả nghi". 

Sau đó, Curiosity sẽ tiếp cận gần hơn để lấy mẫu đất đá bằng những cánh tay robot. Chúng thậm chí có thể tự ra quyết định khoan vào đá để tìm hiểu xem bên trong có thứ gì. Những đặc tính này phản ánh đúng với tên gọi "Curiosity" (tạm dịch: Sự tò mò) của chú robot.

Trong sứ mệnh của mình, Curiosity đã mang đến cái nhìn cận cảnh đầu tiên về một dòng sông cổ đại trên sao Hỏa, dựa trên những mẫu sỏi "tròn trịa" phát hiện thấy ở khu vực gần chân núi Sharp. Nó cũng phát hiện ra bằng chứng về một hồ nước cổ xưa, kèm theo lời khẳng định rằng các điều kiện "thân thiện với sự sống" từng tồn tại trên sao Hỏa trong suốt hàng nghìn năm.

Sau 10 năm thực hiện sứ mệnh của mình, Curiosity đã vượt qua nhiều trục trặc đáng lo ngại, bao gồm cả sự cố làm ngắt quãng hệ thống khoan của nó trong hơn 1 năm, hay các bánh xe bị hư hại do va đập. Thế nhưng, "con thú" vẫn bền bỉ trên từng chặng đường, mang đến những khám phá mới về điều kiện địa chất tại khu vực ở chân núi Sharp. 

Sau khi đúc kết kinh nghiệm từ 4 chiếc rover thành công đặt chân lên sao Hỏa, NASA giới thiệu Perseverance với tư cách là tàu thám hiểm tân tiến nhất, hiện đại nhất, nhiều công năng nhất và cũng nhanh nhẹn nhất.

Nhiệm vụ của nó là thu thập các mẫu đá trên sao Hỏa để "mở đường" cho các sứ mệnh trong tương lai. Đây cũng là mẫu rover đầu tiên của NASA được thiết kế và có lộ trình để quay trở về từ hành tinh Đỏ. Bởi vậy, Perseverance sở hữu một hệ thống hoàn chỉnh từ mũi khoan, cho tới thu thập và lưu trữ các mẫu đất đá. Những mẫu vật này sau đó sẽ được chuyển về tay các nhà khoa học trên Trái Đất, để họ tận mắt nghiên cứu.

Perseverance cũng được trang bị một bộ xử lý máy tính riêng, có thể điều hướng tự động và di chuyển nhanh hơn bất kỳ chiếc rover nào khác. Vào tháng 4, Perseverance lập kỷ lục về quãng đường trên sao Hỏa, khi di chuyển gần 5 km chỉ trong 30 ngày. Để so sánh, chiếc Curiosity phải mất tới 2 năm rưỡi để đi được 10 km.

Trong sứ mệnh của mình, tàu Perseverance đã thu hút sự chú ý của giới khoa học, khi tìm thấy một vùng châu thổ sông cổ đại, chứa nhiều lớp trầm tích. Đây có thể là bằng chứng về sự sống của người sao Hỏa cổ đại.

Kể từ khi hạ cánh xuống miệng núi lửa Jezero vào tháng 2/2021, Perseverance đã thu thập được 10 lõi đá từ những địa điểm khác nhau, và giữ đúng lịch trình để quay về Trái Đất vào tháng 9/2024.

Mặc dù Mỹ luôn là quốc gia dẫn đầu trong việc thám hiểm sao Hỏa nói riêng, hay thám hiểm không gian nói chung, nhưng rõ ràng họ không phải "người chơi" duy nhất: Vào tháng 5/2021, Trung Quốc trở thành quốc gia thứ 2 đưa tàu thám hiểm thành công lên sao Hỏa.

Tàu thăm dò Chúc Dung (Zhurong), được đặt theo tên của một vị thần lửa trong thần thoại Trung Quốc, đã hạ cánh xuống Utopia Planitia, một lưu vực lớn nằm ở bán cầu Bắc của sao Hỏa. Địa điểm đổ bộ này nằm gần ranh giới địa chất, vốn được cho là đường bờ biển của sao Hỏa cổ đại.

So với các địa điểm từng được khai phá trước đây, khu vực được tàu Chúc Dung lựa chọn "trẻ" hơn hàng tỷ năm tuổi. Vì vậy, một số nhà khoa học cho rằng Trung Quốc đang mong muốn tìm hiểu về "một thế giới khác" trên sao Hỏa.

Về mặt thiết kế, tàu Chúc Dung khá giống "bộ đôi" Spirit và Opportunity ở cả kích thước lẫn khả năng di chuyển. Nó được trang bị máy ảnh, một máy quang phổ laser để nghiên cứu đất đá, và radar xuyên đất để thăm dò các cấu trúc bên dưới lớp bề mặt.

Vào tháng 5, tàu Chúc Dung được chuyển về chế độ tạm ngưng hoạt động để tránh hư hại vì lúc này sao Hỏa đang trải qua mùa đông lạnh giá. Dự kiến, tàu sẽ được "đánh thức" vào tháng 12, và sẽ tiếp tục chặng đường tìm kiếm của mình.

Tính đến nay, tàu Chúc Dung đã đi được gần 2 km trên bề mặt. Phát hiện đáng chú ý nhất của tàu là phân tích thành phần của đất tại Utopia Planitia. Theo các nghiên cứu, mẫu đất này có cấu trúc tương tự như một dạng cát sa mạc trên Trái Đất. Điều này đặt ra giả thuyết rằng nước đã tồn tại ở đây khoảng gần 700 triệu năm trước.

25 năm, một hành trình. Từ Sojourner đến Chúc Dung, các sứ mệnh khám phá sao Hỏa hơn bao giờ hết đang cho thấy khát vọng chinh phục không gian của loài người.

Thông thường, ở thời điểm nền văn minh nhân loại vào tháng 8/2022, một sứ mệnh bao gồm phi hành đoàn có thể đến và rời khỏi Mặt Trăng chỉ trong 3 ngày. Trong khi đó, sứ mệnh đi thẳng từ Trái Đất đến sao Hỏa hoặc ngược lại sẽ mất ít nhất 7 tháng. Tuy nhiên với sự tiến bộ không ngừng của khoa học vũ trụ, chúng ta hi vọng con số đó chắc chắn sẽ còn hạ thấp xuống nhiều lần trong tương lai.

Hãy cùng chờ xem liệu rằng chúng ta có thể làm được những gì trên một hành tinh khác bên ngoài Trái Đất.

Cuộc viễn chinh của nhân loại ở hành tinh Đỏ xa xôi sẽ còn được viết thêm nhiều chương mới.

Bài viết: Nguyễn Nguyễn

Đồ họa: Ngọc Diệp