10 nhiệm vụ quan trọng của SpaceX thay đổi ngành hàng không vũ trụ

Đã hơn nửa thế kỷ kể từ khi nhân loại lần đầu tiên thoát khỏi trọng lực Trái Đất và bay vào không gian ngoài vũ trụ. Trong phần lớn thời gian đó, du hành vũ trụ chủ yếu là lĩnh vực của các cơ quan vũ trụ do các chính phủ thế giới điều hành. Trong vài thập kỷ gần đây, một số công ty tư nhân đã hứa hẹn mang du hành vũ trụ đến đại chúng. Hãy tưởng tượng đến viễn cảnh những chuyến bay vũ trụ thương mại và các khách sạn vũ trụ sẽ xuất hiện trong khoảng 10 năm tới.

Đến nay, chưa có công ty nào thực hiện được việc biến du hành vũ trụ thành một điều dễ tiếp cận. Trong thời gian này, SpaceX đã đạt được thành công ở những mảng mà các công ty khác đã thất bại. Kể từ khi thành lập vào tháng 3 năm 2002, công ty đã thiết kế, xây dựng và thử nghiệm thành công các phương tiện phóng riêng của mình. SpaceX đã thực hiện hàng trăm lần phóng với các tải trọng kiểm tra, hàng hóa và phi hành đoàn vào quỹ đạo.

Chỉ trong 20 năm, SpaceX từ một công ty non trẻ trong ngành du hành vũ trụ giờ đây đã trở thành một phần không thể thiếu của ngành.

Trong quá trình phát triển, SpaceX đã thực hiện hàng trăm nhiệm vụ, nhưng 10 nhiệm vụ sau đây được coi là những nhiệm vụ quan trọng nhất.

Vào năm 2008, SpaceX (khi đó thường được biết đến với tên dài hơn là Space Exploration Technologies Corp.) là một công ty du hành vũ trụ còn non trẻ chưa đạt được những thành công đáng kể. Sáu năm sau khi công ty ra đời, các kỹ sư đã phát triển và thử nghiệm thành công phương tiện phóng đầu tiên của họ, Falcon 1. Cuộc thử nghiệm đầu tiên kết thúc với việc Falcon 1 đã bị cháy trong quá trình phóng. Hai lần sau đó cho kết quả khả quan hơn nhưng Falcon 1 đã không đạt được độ cao kỳ vọng. Đến tháng 9 năm 2008, công ty đã thực hiện ba lần phóng và cả 3 lần này đều thất bại.

Ông Elon Musk, CEO của công ty, được cho là đã đầu tư 100 triệu USD tài sản cá nhân của mình vào công ty, đủ để trang trải chi phí ba lần phóng đầu tiên. Ý tưởng là một lần phóng thành công sẽ mang lại cho công ty các hợp đồng đáng giá, giúp duy trì hoạt động của nó. Ông Musk đã kêu gọi đủ tiền để thực hiện lần phóng thứ tư. Trong một bài diễn thuyết vào năm 2013, ông Musk tiết lộ trong một buổi nói chuyện tại sự kiện Google for Startups rằng nếu lần phóng thứ tư thất bại, công ty của anh sẽ phải đóng cửa vĩnh viễn.

Thật may mắn, vào ngày 28 tháng 9 năm 2008, vào khoảng 16:15 giờ PT, một tên lửa Falcon 1 cất cánh từ Trạm Kiểm tra Reagan trên Đảo Omelek, cách Hawaii khoảng 2.500 dặm về phía tây nam. Tên lửa mang theo một tải trọng mô phỏng 135 kilogram (365 pound) và đạt được quỹ đạo ellip chính xác, đúng như kế hoạch. Lần phóng này đã biến SpaceX trở thành công ty tư nhân đầu tiên thiết kế và phóng thành công một tên lửa sử dụng nhiên liệu lỏng vào quỹ đạo.

Khác với Falcon 1, phải đến lần thử thứ 4 mới có thể phóng thành công, tên lửa mạnh mẽ hơn của SpaceX, Falcon 9 đã phóng thành công ngay từ lần phóng đầu tiên. Sau những khó khăn ban đầu trong thiết kế và thử nghiệm, cũng như lo ngại về hệ thống hủy bỏ của tàu vũ trụ, lần phóng đầu tiên của Falcon 9 đã được thực hiện từ Cape Canaveral vào ngày 4 tháng 6 năm 2010.

Lần phóng này là một phần cam kết của SpaceX trong việc thiết kế một phương tiện phóng có thể đem theo một vỏ tàu chở hàng để vận chuyển nhu yếu phẩm đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Phiên bản đầu tiên của Falcon 9 có chín động cơ Merlin của SpaceX ở tầng đầu tiên. Tầng thứ hai sau đó có một động cơ Merlin đơn có khả năng đẩy tàu vũ trụ ra khỏi bầu khí quyển. Tên lửa mang theo một nguyên mẫu của Dragon capsule, cái sau này sẽ được sử dụng để vận chuyển thực phẩm và nguồn cung cấp khác đến trạm vũ trụ.

Trên Trái Đất, trọng lực kéo bạn về trung tâm hành tinh với tốc độ trung bình là 9.8 mét trên mỗi giây. Nói cách khác, nếu bạn rơi từ một độ cao nhất định, sau một giây bạn sẽ đang di chuyển với vận tốc 9.8 mét trên mỗi giây. Một giây sau đó, bạn sẽ đang di chuyển với vận tốc 19.6 mét trên mỗi giây, và cứ thế, bạn sẽ gia tăng thêm 9.8 mét trên mỗi giây cho đến khi bạn va chạm vào một vật gì đó.

Để rời khỏi tầng khí quyển của hành tinh, bạn phải đối đầu với gia tốc hướng xuống liên tục đó, điều này đòi hỏi rất nhiều nhiên liệu. Thật không may, việc thêm nhiên liệu đồng nghĩa với việc gia tăng trọng lượng của tàu vũ trụ. Tóm lại, việc đưa một lượng hàng hóa lên một nơi xa như sao Hỏa đòi hỏi rất nhiều năng lượng. Đó là lý do Falcon Heavy của SpaceX ra đời.

Falcon Heavy được tạo thành từ ba tên lửa Falcon 9 riêng biệt được buộc chặt lại với nhau. Với sức mạnh kết hợp của chúng, bạn có thể đưa một lượng hàng hóa lớn vào không gian. Falcon Heavy được được thử nghiệm lần đầu tiên vào ngày 6 tháng 2 năm 2018, và nó mang theo một chiếc xe Tesla Roadster do một hình nộm có tên gọi là Starman điều khiển. Mặc dù chiếc Roadster không đến được sao Hỏa, nhưng nó đã đi được quãng đường đủ xa để đến sao Hỏa, chỉ là chiếc Tesla Roadster do Starman điều khiển đã đi lệch hướng. Falcon Heavy đã thực hiện bốn chuyến bay thành công nữa trong những năm qua và sẽ tham gia hỗ trợ các nhiệm vụ cho chương trình Artemis của NASA.

Falcon 9 của SpaceX được phát triển để thực hiện các chuyến bay tới Trạm Không gian Quốc tế (ISS). NASA đã tích cực tìm kiếm đối tác thương mại để phát triển các phương tiện phóng vệ tinh có khả năng mang theo hàng hóa cung cấp đến ISS, trước khi Chương trình Tàu con thoi hoàn thành vào năm 2011. Chuyến bay thử nghiệm này là một phần của chương trình Dịch vụ Vận tải Vũ trụ Thương mại (COTS) của NASA.

Chỉ vài tháng sau chuyến bay thành công đầu tiên của Falcon 9, SpaceX đã thực hiện chuyến bay thứ 2 của Falcon 9, lần phóng này Falcon 9 mang theo một tàu Dragon. Bộ phận thứ nhất được kích hoạt và tách ra như dự kiến, đưa hàng hóa vào không gian. Khi bộ phận thứ hai hoàn thành công đoạn đốt, tàu Dragon tách ra khỏi tên lửa.

Cuối cùng, tàu Dragon sẽ kích hoạt các động cơ phanh của mình, làm chậm lại và rơi vào tầng khí quyển của Trái Đất. Lớp vỏ chịu nhiệt bảo vệ tàu và tàu sẽ dùng dù để hạ cánh xuống Thái Bình Dương. Với hai chuyến bay thành công liên tiếp, mỗi chuyến bay đều đẩy xa ranh giới của những gì các công ty vũ trụ thương mại có thể làm, NASA và công chúng đã có niềm tin ngày càng tăng rằng SpaceX sẽ có thể lấp đầy vào khoảng trống mà Chương trình Tàu con thoi để lại.

Tất cả những điều này, việc phát triển và thử nghiệm Falcon 9 cũng như tàu chở hàng Dragon, đã tạo cho SpaceX cơ hội thực hiện chuyến bay đến Trạm Không gian Quốc tế (ISS). Sau khi đạt được thành công từ những lần phóng và phát triển trước đó, SpaceX đã thực hiện nhiệm vụ đầu tiên tới ISS vào ngày 22 tháng 5 năm 2012.

Lần này, thay vì mang theo những tải trọng thử nghiệm chỉ là những viên đá nhẹ, tàu chở hàng Dragon đã mang theo 545 kilogram (1,200 pounds) hàng cung cấp bao gồm thực phẩm, quần áo để gửi tới Trạm vũ trụ Quốc tế ISS. Mặc dù chuyến bay thực sự mang theo hàng cung cấp thực tế, nó vẫn được coi là một thử nghiệm cho Falcon 9 và tàu chở hàng Dragon. Do đó, lượng hàng hóa được giữ ở mức tương đối nhẹ (so với khả năng chở hàng lên đến 3,300 kilogram/7,300 pound của tàu Dragon).

Tàu chở hàng Dragon cất cánh từ Cape Canaveral lúc 4:33 sáng ngày 12 tháng 5 và bắt đầu một quá trình tiếp cận trạm kéo dài vài ngày. Nhiệm vụ đã thành công, chứng minh khả năng của SpaceX trong việc vận chuyển hàng hóa tới ISS.

Sau một số thập kỷ hoạt động là phương tiện phóng chính cho NASA, Chương trình Tàu con thoi đã chấm dứt vào năm 2011. Điều này khiến cho Mỹ mất đi khả năng đưa phi hành gia ra ngoài vũ trụ. Trong nhiều năm, NASA đã hợp tác với Roscosmos của Nga để đưa phi hành gia tới Trạm Không gian Quốc tế bằng tàu Soyuz.

Thay vì tự xây dựng phương tiện phóng mới, NASA đã dựa vào các đối tác thương mại để phát triển thế hệ tiếp theo của tàu vũ trụ có phi hành đoàn. Đến năm 2020, SpaceX đã khẳng định vị thế của mình là một trong những công ty có chỗ đứng trong ngành và nhận được chương trình vũ trụ do chính phủ điều hành. Với các loại tên lửa đáng tin cậy và tàu chở hàng Dragon đã được khẳng định bằng những lần phóng thành công, việc phát triển một loại tàu vũ trụ có thể chở các phi hành đoàn trở thành bước tiến mạnh mẽ tiếp theo của SpaceX.

Vào ngày 30 tháng 5 năm 2020, công ty đã thực hiện nhiệm vụ có phi hành đoàn đầu tiên khi các phi hành gia Bob Behnken và Dough Hurley điều khiển tàu Crew Dragon trong nhiệm vụ Demo-2. Lần đầu tiên sau gần một thập kỷ, Hoa Kỳ đã khôi phục lại khả năng đưa phi hành gia từ mặt đất vào vũ trụ. Và lần đầu tiên trong lịch sử, một công ty thương mại đã thành công trong việc thiết kế, xây dựng, thử nghiệm và phóng một tàu vũ trụ có phi hành đoàn tới Trạm Không gian Quốc tế.

Vài thập kỷ trước, con người đã nhận ra rằng loài khủng long đã bị tiêu diệt bởi một thiên thạch khổng lồ. Sau đó, chúng ta nhận ra rằng có vô số tảng đá vũ trụ đang lơ lửng ở ngoài kia. Trong những thập kỷ tiếp theo, sự quan ngại về tác động của thiên thạch lên bề mặt Trái Đất đã gia tăng trong ý thức công chúng, đạt đến đỉnh điểm khi các bộ phim như "Armageddon" và "Deep Impact" được ra mắt.

Nếu một thiên thạch đủ lớn va chạm với Trái Đất, nhiều khả năng loài người chúng ta có thể bị tuyệt chủng, nhưng chúng ta hoàn toàn có thể tránh được những rủi ro đó nếu nỗ lực. Nếu một thiên thạch xuất hiện và đâm vào Trái Đất và con người vẫn còn bất lực trước cuộc tấn công đó, họ chỉ có thể tự trách mình. Do đó, NASA đã bắt đầu phát triển các chương trình để xác định các mảnh thiên thạch ngoài Trái Đất có nguy cơ gây nguy hiểm và khiến chúng đi lệch quỹ đạo.

Vào ngày 24 tháng 11 năm 2021, NASA đã phóng thử nghiệm một loại tàu vũ trụ với nhiệm vụ làm đổi hướng thiên thạch có tên DART được gắn lên Falcon 9 của SpaceX. Falcon 9 có nhiệm vụ đưa DART tiến gần đến một cặp tiểu hành tinh. DART nhắm mục tiêu vào tiểu hành tinh nhỏ hơn trong số hai tiểu hành tinh, được gọi là Dimorphos, và đâm vào nó ở tốc độ cao để kiểm tra khả năng đánh bật một tiểu hành tinh ra khỏi đường đi của chúng. Nhiệm vụ đã thành công, làm thay đổi quỹ đạo của Dimorphos khoảng 30 phút.

Vật chất thông thường, mọi thứ từ các ngôi sao và hành tinh đến tinh vân và lỗ đen là những thứ chúng ta biết về vũ trụ. Nhưng đây chỉ là 5% những thứ ngoài vũ trụ, còn rất nhiều thứ chúng ta cần phải khám phá. Phần còn lại là thứ bí ẩn mà các nhà thiên văn học gọi là Vật chất tối và Năng lượng tối. Người ta vẫn chưa biết rõ ràng vật chất tối và năng lượng tối là gì, hay chúng hoạt động như thế nào, nhưng Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đang hy vọng tìm ra câu trả lời bằng kính viễn vọng không gian Euclid mới của họ.

Vụ phóng này không mang tính lịch sử đặc biệt đối với SpaceX với tư cách là một công ty, nhưng nó rất quan trọng đối với toàn thể nhân loại. Kính viễn vọng Euclid của ESA được thiết kế đặc biệt để nghiên cứu nguồn gốc và đặc điểm của vật chất tối và năng lượng tối. Sử dụng sự kết hợp giữa ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại. Kính thiên văn này có nhiệm vụ xây dựng bản đồ 3D toàn diện nhất về vũ trụ từng được tạo ra.

Bằng cách đo khoảng cách, sự phân bố và hướng chính xác của các ngôi sao và thiên hà, Euclid có thể vạch ra vị trí của vật chất trong vũ trụ. Các nhà khoa học hy vọng rằng việc quan sát vũ trụ tiến hóa có thể tiết lộ nguồn gốc và bản chất của vật chất và năng lượng tối. Vụ phóng diễn ra vào ngày 1 tháng 7 năm 2023, kính thiên văn Euclid được gắn lên Falcon 9 và kính thiên văn sau đó được phóng đến điểm L1 Lagrange, đậu bên cạnh JWST (Kính viễn vọng Không gian James Webb) của NASA. Euclid gần đây đã gửi lại những hình ảnh thử nghiệm đầu tiên và đang chuẩn bị bắt đầu thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu vũ trụ.

Những chuyến bay vào vũ trụ thường rất đắt đỏ vì một số lý do. Các công nghệ mới phải được phát triển và việc thoát khỏi trường trọng lực của Trái Đất đòi hỏi một lượng năng lượng khổng lồ. Trong hầu hết lịch sử bay vào không gian của nhân loại, những tên lửa phóng vào vũ trụ chỉ là những tên lửa sử dụng một lần. Các cơ quan vũ trụ sẽ lập kế hoạch cho một nhiệm vụ, phát triển phương tiện phóng và phóng chúng vào không gian. Sau đó, những tên lửa đó sẽ rơi trở lại Trái Đất nơi chúng sẽ chìm xuống biển hoặc nổ tung thành từng mảnh khi chúng “hạ cánh” xuống mặt đất. Những loại tên lửa này thường sẽ chỉ tồn tại khoảng 24 giờ để thực hiện một nhiệm duy nhất trước khi bị phá hủy.

Phương tiện phóng có khả năng tái sử dụng vẫn là một trong những mục tiêu của các công ty vũ trụ trong vòng nhiều thập kỷ qua. Việc phát triển tên lửa có khả năng tái sử dụng giảm đáng kể chi phí phóng. Việc giảm chi phí sẽ giúp con người tiếp cận không gian một cách dễ dàng hơn.

SpaceX không phải là công ty đầu tiên sở hữu tên lửa có thể “hạ cánh an toàn” sau khi phóng, danh hiệu đó thuộc về Blue Origin. Tuy nhiên SpaceX đã chứng minh họ có thể thực hiện điều đó lặp lại nhiều lần. Lần hạ cánh thành công đầu tiên của một tên lửa SpaceX diễn ra vào ngày 21 tháng 12 năm 2015, và họ đã hạ cánh thành công hơn 200 tên lửa trong những năm qua.

Vào ngày 30 tháng 3 năm 2017, khoảng một năm rưỡi sau lần hạ cánh tên lửa đầu tiên, SpaceX đã phóng tên lửa đẩy tái sử dụng đầu tiên. Theo nhận xét của Elon Musk trên một buổi phát trực tiếp, bộ phận đẩy là bộ phận đắt nhất của tên lửa, vì vậy việc có thể tái sử dụng nó đồng nghĩa với việc bạn có thể bay đi bay lại nhiều lần với chi phí thấp hơn đáng kể.

Bộ tăng áp được tái sử dụng ban đầu vận chuyển hàng hóa cho Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) vào tháng 4 năm 2016. Sau đó được phóng về lại Trái Đất và hạ cánh trên bệ hạ cánh lưu động của SpaceX. Sau đó, nó được đưa trở lại Florida, nơi nó được tân trang lại, thử nghiệm và được cấp giấy chứng nhận để có thể được tái sử dụng trong các nhiệm vụ phóng tên lửa lần sau.