Vì sao khó hạ cánh lên Mặt Trăng?

Thất bại thứ 2 liên tiếp của Intuitive Machines

Tàu đổ bộ lên Mặt Trăng Athena của Intuitive Machines vừa chính thức bị tuyên bố "đã chết" sau khi rơi vào một hố sâu tại cực Nam Mặt Trăng trong lần tiếp cận hôm 7/3.

Đây là lần thứ 2 trong vòng 2 năm, tàu đổ bộ tư nhân của Intuitive Machines gặp sự cố khi thực hiện sứ mệnh hạ cánh trên bề mặt Mặt Trăng.

Athena, con tàu thuộc sứ mệnh IM-2 của Intuitive Machines, đã hạ cánh vào ngày 7/3 sau một hành trình đầy thử thách. Tuy nhiên, sau khi tiếp đất tại khu vực Mons Mouton gần cực Nam Mặt Trăng, tàu đã bị lật nghiêng vào bên trong một miệng hố băng giá.

Một bức ảnh từ tàu đổ bộ cho thấy hai chân đỡ của nó hướng lên bầu trời, với Trái Đất hiện lên phía đường chân trời. Do không thể thu nhận đủ năng lượng từ Mặt Trời và phải đối mặt với nhiệt độ cực lạnh trong miệng hố, tàu Athena không thể tiếp tục hoạt động.

Trong thông báo 1 ngày sau đó, Intuitive Machines chính thức tuyên bố sứ mệnh đã kết thúc. Dẫu vậy, công ty khẳng định rằng tàu Athena đã hạ cánh tại một trong những điểm xa nhất về phía Nam so với bất kỳ tàu đổ bộ nào trước đây, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc khám phá vùng cực của Mặt Trăng.

Tròn 1 năm trước, Intuitive Machines cũng gặp thất bại tương tự trong khâu hạ cánh cuối cùng lên Mặt Trăng, khi tàu Odysseus, với tư cách là tàu vũ trụ đầu tiên do Mỹ chế tạo với chức năng hạ cánh xuống mặt trăng sau hơn 50 năm, bị lật nghiêng.

Điều này khiến giới chuyên môn đặt ra những nghi vấn về trình độ kỹ thuật của Mỹ trong các sứ mệnh được thực hiện ngoài không gian. Tuy nhiên, một số chuyên gia cho biết việc hạ cánh lên Mặt Trăng thực sự là một thử thách.

Sau gần 60 năm, Mặt Trăng vẫn "làm khó" nhân loại

Ngày 3/2/1966, tàu đổ bộ Luna 9 của Liên Xô hạ cánh thành công xuống Mặt Trăng. Đây là thiết bị thám hiểm đầu tiên của con người hạ cánh mềm thành công xuống một thiên thể khác.

Kể từ đó, nhiều sứ mệnh được triển khai hướng đến Mặt Trăng, bao gồm cả chuyến bay Apollo 11 lịch sử (được thực hiện năm 1969). Đây là sứ mệnh đầu tiên của Mỹ và cả nhân loại đưa con người đặt chân lên bề mặt Mặt Trăng.

Sau hàng thập kỷ nghiên cứu, phát triển, và hoàn thiện các công nghệ bay, chúng ta giờ đây có nhiều cách tiếp cận Mặt Trăng. Đầu tiên phải kể tới hệ thống tên lửa đẩy.

Trước đây, các sứ mệnh Mặt Trăng chủ yếu phụ thuộc vào dòng tên lửa Saturn V của NASA. Ngày nay, sự phát triển của các tên lửa tái sử dụng như SpaceX Falcon Heavy, Starship, hay các hệ thống mạnh mẽ như SLS (Space Launch System) của NASA đã giúp giảm chi phí và tăng tần suất các sứ mệnh. Các công nghệ đẩy tiên tiến như động cơ ion, đẩy điện mặt trời cũng mở ra cơ hội cho các nhiệm vụ dài hạn.

Trước đây, việc hạ cánh lên Mặt Trăng đòi hỏi sự điều khiển thủ công với độ chính xác hạn chế. Ngày nay, các hệ thống AI và điều hướng tự động, sử dụng cảm biến LIDAR, radar... cho phép tàu vũ trụ tự xác định điểm hạ cánh an toàn, tránh địa hình nguy hiểm.

Những công nghệ này được cho là sẽ giúp các sứ mệnh trở nên chính xác và đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, trong bối cảnh nhân loại đang tích cực hướng về cực Nam của Mặt Trăng như một điểm đến tiềm năng, thì những thử thách mới đã xuất hiện.

Chúng ta được biết hầu hết các phương tiện hạ cánh Mặt Trăng đều dựa vào camera để thiết lập hành trình, bao gồm cách tiếp cận và điểm hạ cánh cuối cùng trên bề mặt.

Điều này nhằm đảm bảo giúp tàu vũ trụ tránh được các chướng ngại vật và mối nguy hiểm như đá cuội hay miệng núi lửa. Tuy nhiên, cực Nam của Mặt Trăng lại là nơi không thể quan sát thấy từ Trái Đất, do nó nằm ở "nửa tối".

Vì vậy, khâu thiết lập vị trí hạ cánh sẽ gặp vấn đề, vì chúng ta đơn giản là không thể biết tàu sẽ hạ xuống đâu. Ngoài ra, việc chuyển tiếp các thông điệp đến và đi từ bộ phận điều khiển nhiệm vụ trong các vùng tối là một thách thức đáng kể.

Trước 2 thất bại của Intuitive Machines, tàu thám hiểm SLIM của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) cũng gặp sự cố lộn ngược hoàn toàn, với phần đỉnh tàu cắm xuống mặt đất, và các chân đỡ hướng lên phía trên.

Tháng 8/2023, sứ mệnh Luna-25 của Nga hướng đến cực Nam Mặt Trăng thậm chí còn không thể hạ cánh xuống bề mặt. Những giây cuối trong sứ mệnh ghi lại cảnh con tàu vũ trụ mất kiểm soát, rồi đâm thẳng vào bề mặt, đánh dấu thất bại trong nỗ lực thám hiểm sau gần nửa thế kỷ của Nga kể từ thời Xô Viết.

Nước: Kho báu quý giá nằm ở cực Nam của Mặt Trăng

Sự quan tâm đặc biệt đến cực Nam Mặt Trăng chủ yếu là bởi các nhà khoa học cho rằng khu vực này chứa rất nhiều nước ở dạng băng lỏng.

Như chúng ta đã biết, chỉ những đỉnh núi cao mới được Mặt Trời chiếu sáng tại cực Nam của Mặt Trăng, do ảnh hưởng từ độ nghiêng và quỹ đạo của nó. Điều này sinh ra nhiều khu vực trũng, thấp hơn bị che phủ vĩnh viễn trong bóng tối và được gọi theo đúng nghĩa đen là các vùng bị che khuất (PSR).

Theo các dữ liệu đo được trên Mặt Trăng, nhiệt độ ở PSR có thể giảm xuống thấp tới -250 độ C, tức lạnh hơn cả một số hành tinh như Sao Diêm Vương. Nhiệt độ thấp biến đây trở thành nơi lý tưởng để duy trì băng đá, khi bất kỳ phân tử nước nào đi vào đều ngay lập tức bị đóng băng.

Quá trình đó dẫn đến sự phát triển của các "túi nước" tại cực Nam của Mặt Trăng, chỉ chờ được khai phá.

Nước đóng vai trò rất cần thiết cho sự sống, nhưng nó cũng có những công dụng khác. Tiêu biểu là nước có thể hoạt động như chất làm mát cho thiết bị, và thậm chí cung cấp nhiên liệu cho tên lửa.

Điều này khiến nước trên Mặt Trăng trở thành tiền đề cho các dự án khám phá không gian xa hơn, vì nhiều khả năng, Mặt Trăng sẽ đóng vai trò là "trạm trung chuyển" hiệu quả cho các sứ mệnh trong tương lai.

Nói cách khác, nếu các cơ quan vũ trụ bắt đầu nghĩ đến tính bền vững trong hành trình không gian, thì họ rất cần một nguồn nước có thể khai thác tại chỗ. Và không đâu tốt hơn Mặt Trăng.

Ngoài ra, nước trên Mặt Trăng cũng mang đến giá trị khoa học thuần túy. Nó có thể được sử dụng như một bản ghi chép về hoạt động địa chất trên Mặt Trăng, chẳng hạn như núi lửa, động đất... giúp chúng ta có cái nhìn rõ hơn về chặng đường phát triển của nó.

Theo ước tính của Hiệp hội Hành tinh, hai cực Mặt Trăng chứa hơn 600 triệu tấn nước đá. Lượng nước này đủ để lấp đầy khoảng 240.000 bể bơi cỡ Olympic.

Dù tiềm năng là thế, song NASA và Intuitive Machines đều nhấn mạnh rằng khu vực cực Nam Mặt Trăng có địa hình gồ ghề và điều kiện ánh sáng phức tạp, nên sẽ gây ra những thách thức lớn đối với việc hạ cánh và hoạt động của tàu thăm dò.