Vì sao cánh tay robot của SpaceX có thể "bắt dính" tên lửa nặng 250 tấn?

Tối 13/10 (theo giờ Việt Nam), SpaceX phóng thử nghiệm lần thứ 5 tên lửa Starship cao 122 mét, và thành công thu hồi tầng đẩy Super Heavy tại bệ phóng với độ chính xác gần như tuyệt đối trong mọi khâu của hành trình.

Để đạt tới cảnh giới này, SpaceX đã cần tới sự trợ giúp đắc lực của cánh tay robot Mechazilla.

Đây là hệ thống cánh tay robot gắn trên tháp phóng, được thiết kế chỉ với một mục đích duy nhất: Tóm lấy tầng đẩy Super Heavy khi nó quay trở lại Trái Đất sau hành trình của mình.

Thế nhưng, vì sao SpaceX cần đến phương thức có phần mạo hiểm này?

Theo lý giải của Elon Musk, người sáng lập SpaceX, tầng đẩy của tên lửa Super Heavy đúng như tên gọi của nó, có trọng lượng rất lớn, lên tới 250 tấn.

Do vậy, hậu quả sẽ rất thảm khốc nếu như nó tiếp đất một cách bình thường, hoặc va đập vào bất kỳ bộ phận nào khác.

"Bạn có một thứ nặng vài trăm tấn, và lao xuống với tốc độ âm thanh", Elon Musk nói. "Nhiệm vụ của chúng tôi là làm nó nhẹ hơn theo thời gian".

Với ý tưởng ấy, Elon Musk đã yêu cầu các chuyên gia loại bỏ chân tháp, và chỉ để lại một cánh tay robot, có nhiệm vụ kìm hãm tốc độ và "bắt" lấy tầng đẩy tên lửa.

Quá trình này đòi hỏi sự kết hợp hoàn hảo giữa các hệ thống cơ khí và cảm biến, giữa tầng đẩy tên lửa và cánh tay Mechazilla.

Cụ thể ở bệ đỡ, các cảm biến hiện đại và hệ thống điều khiển thời gian thực, cho phép tính toán vị trí và tốc độ của tầng đẩy một cách chính xác.

Cánh tay robot là thành tố chính, sẽ vươn ra và đỡ lấy tên lửa ngay giữa không trung, tránh để nó va chạm với mặt đất và cấu trúc bệ phóng, từ đó giảm thiểu rủi ro hư hỏng một cách tối đa.

Trong khi đó ở tầng đẩy tên lửa, các động cơ phụ hoạt động hết công suất với nhiệm vụ điều hướng và cân bằng trọng lượng của toàn bộ hệ thống.

Khi quá trình hạ cánh diễn ra, động cơ giảm dần lực đẩy, đồng thời đưa tầng tên lửa vào giữa hai cánh tay. Tại thời điểm đó, cánh tay mở rộng để đón tầng đẩy, rồi nhanh chóng khép lại khi nó tới vị trí cần thiết, và kết thúc bằng việc khóa chặt vào bên hông.

Cần phải nói thêm rằng, trước khi đạt tới độ chính xác tuyệt đối với hệ thống cánh tay Mechazilla, SpaceX đã rất thành công trong việc hạ cánh các tên lửa Falcon 9 của mình nhằm mục đích tái sử dụng.

Bill Gerstenmaier, Phó Chủ tịch SpaceX, từng cho biết, hệ thống hạ cánh tên lửa trên biển của công ty đạt độ chính xác gần như tuyệt đối, với độ sai lệch chỉ dao động trong khoảng 0,5 cm.

Đây chính là động lực đã giúp cho SpaceX tiếp tục mang đến những cải tiến hơn về công nghệ hạ cánh tên lửa của mình, và hệ thống Mechazilla từ đó mà ra đời.

Theo các chuyên gia, công nghệ Mechazilla không chỉ là một hệ thống hạ cánh đơn thuần, mà đã tạo ra bước đột phá lớn trong khả năng tái sử dụng tên lửa.

Điểm mấu chốt là tầng trên tên lửa do được cố định giữa không trung, nên nó có thể được nhanh chóng bảo trì, và tái sử dụng chỉ trong thời gian ngắn.

Điều này giúp giảm thiểu chi phí vận hành, và đẩy nhanh công đoạn chuẩn bị giữa các sứ mệnh. Ngoài ra, do hạn chế việc hạ cánh trực tiếp lên mặt phẳng, hoặc mặt biển, nên độ bền của các bộ phận cũng được đảm bảo tốt hơn.

Không chỉ riêng SpaceX được hưởng lợi từ công nghệ đột phá này, mà ngay cả NASA cũng đã dành sự quan tâm đặc biệt cho sự kiện.

Đó là vì hệ thống tàu vũ trụ Starship cùng tên lửa Super Heavy sẽ được sử dụng để triển khai các sứ mệnh Artemis của NASA trong tương lai. Trong đó, bao gồm sứ mệnh Artemis giai đoạn 3, sẽ đưa con người quay trở lại Mặt Trăng vào năm 2026.

Các chuyên gia cũng tin rằng, hệ thống của SpaceX đang tạo ra nền tảng vững chắc cho những sứ mệnh khám phá không gian hướng tới Sao Hỏa và xa hơn nữa.