Tàu Ấn Độ sống sót thế nào trước cái lạnh khắc nghiệt ở nửa tối Mặt Trăng?

Sau sứ mệnh mang tính đột phá kéo dài 2 tuần, các phương tiện gồm tàu đổ bộ và rover của Ấn Độ đã chuyển về chế độ ngủ trong bóng tối lạnh giá ở vùng cực nam của Mặt Trăng.

Tuy nhiên, việc chúng có thể "thức dậy" khi Mặt Trời chiếu sáng vào cuối tháng âm lịch này hay không vẫn còn là một dấu hỏi lớn.

Sống sót dưới bóng tối lạnh giá của Mặt Trăng

Theo Tổ chức nghiên cứu vũ trụ Ấn Độ (ISRO), cả tàu đổ bộ Vikram lẫn robot thăm dò Pragyan của sứ mệnh Chandrayaan-3 đều không được trang bị thiết bị sưởi thông thường cho các sứ mệnh lên Mặt Trăng.

Đây là một quyết định vô cùng mạo hiểm, khi nhiệt độ ở gần các cực của Mặt Trăng có thể giảm xuống mức thấp nhất tới -253⁰C, tức lạnh hơn cả một số hành tinh như Sao Diêm Vương.

Hệ thống sưởi dễ bắt gặp nhất trên các tàu vũ trụ được gọi là bộ gia nhiệt đồng vị phóng xạ (RHU), hoạt động bằng cách tỏa nhiệt thụ động để giữ cho phần cứng trên tàu có thể hoạt động ổn định lâu dài mà không "đóng băng".

Thông thường nhất, RHU được sử dụng trong các sứ mệnh không gian sẽ chuyển đổi nhiệt sinh ra từ sự phân rã tự nhiên của các đồng vị phóng xạ của plutonium hoặc polonium thành năng lượng điện.

Quá trình này rốt cuộc sẽ làm ấm thiết bị của tàu vũ trụ, hoặc đơn giản chỉ để giúp nó tồn tại ở nhiệt độ rất lạnh.

Được biết, cả hai nửa của Mặt Trăng đều sẽ trải qua 2 tuần có ánh sáng Mặt Trời, sau đó là 2 tuần chìm trong đêm tối.

Càng gần vùng cực, nhiệt độ càng khắc nghiệt, do ảnh hưởng từ độ nghiêng và quỹ đạo, khiến chỉ những đỉnh núi cao mới được Mặt Trời chiếu sáng.

Bởi lý do này, RHU đã được sử dụng từ sớm trong các sứ mệnh đổ bộ lên Mặt Trăng từ những năm 1970.

Cơ hội sống sót mong manh

Trong lịch sử, chưa từng có thiết bị nào sống sót qua "mùa đông lạnh giá" trên Mặt Trăng mà không có thiết bị sưởi. Việc được sử dụng khá phổ biến khiến cho RHU trở thành một tiêu chuẩn của các thiết bị không gian trước khi chúng được triển khai. 

Lunokhod 1 (1970), tàu thám hiểm Mặt Trăng đầu tiên của Nga, đã đi được quãng đường hơn 10 km trong 10 tháng. Thành công này nhờ khả năng duy trì nhiệt độ và năng lượng được cung cấp bởi lò sưởi đồng vị phóng xạ polonium-210.

Trước đó, tàu Apollo 11 (1969) hạ cánh lên Mặt Trăng cũng sử dụng 34 gram plutonium-238 để tạo nhiệt. Chang'e-3 (2013), tàu thám hiểm của Trung Quốc, cũng có các cơ chế tương tự để bảo vệ hệ thống khỏi những đêm trăng khắc nghiệt.

Rover Yutu của sứ mệnh này sống sót qua đêm đầu tiên nhưng mất khả năng di chuyển sau đêm thứ 2. Trong khi đó, robot thám hiểm kế nhiệm mang tên Yutu-2 (2018) thì thành công hơn, khi có thể thức dậy mỗi khi Mặt Trời mọc để tiếp tục sứ mệnh.

Tàu đổ bộ Mặt Trăng Luna-25 của Nga được phóng vào ngày 11/8 vừa qua cũng có trang bị hệ thống sưởi này. Tiếc rằng phương tiện đã gặp sự cố trong quá trình hạ cánh, và không thể hoàn tất hành trình.

Đến nay, ISRO vẫn chưa thảo luận công khai lý do tại sao các hệ thống sưởi đồng vị phóng xạ không được lắp trên tàu đổ bộ Vikram và tàu thám hiểm Pragyan của Chandrayaan-3. Tuy nhiên, họ đã lên tiếng thừa nhận rằng bộ đôi này sẽ phải dựa nhiều vào may mắn để có thể sống sót trong đêm tối lạnh giá.

"Nếu không thể thức dậy, tàu đổ bộ Chandrayaan-3 sẽ mãi nằm ở đó với tư cách là đại sứ Mặt Trăng của Ấn Độ", ISRO cho biết trong một tuyên bố. Dẫu vậy, sứ mệnh vẫn được các phương tiện truyền thông ca ngợi, xem như "kỳ tích khoa học vĩ đại nhất" của Ấn Độ.

Nhìn vào mặt tích cực, đúng là cả hai thiết bị của sứ mệnh Chandrayaan-3 đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu khoa học của mình ở nơi mà chắc chắn sẽ trở thành "điểm nóng" cho hoạt động khám phá không gian của nhân loại trong thập kỷ tới.

Theo ISRO, rover của sứ mệnh đã di chuyển quãng đường hơn 100 mét trên bề mặt Mặt Trăng, thực hiện nhiều nhiệm vụ quan trọng như phân tích hóa học, lập bản đồ nhiệt ở mặt trên cùng của lớp regolith, cũng như các phép đo plasma.

Các thiết bị khoa học của Chandrayaan-3 cũng xác nhận sự hiện diện của lưu huỳnh, sắt, oxy và nhiều nguyên tố khác tồn tại trên Mặt Trăng

Theo dự kiến, tàu đổ bộ Pragyan và robot thám hiểm Vikram sẽ hoạt động trở lại vào ngày 22/9, cũng là giai đoạn Mặt Trời mọc tiếp theo ở nửa tối của Mặt Trăng.

Nếu như có thể làm được điều này, Chandrayaan-3 sẽ tạo ra một kỷ lục mới, khi trở thành thiết bị khoa học đầu tiên sống sót thành công qua màn đêm lạnh giá của Mặt Trăng mà không cần thiết bị sưởi.