Thấy gì từ vụ tên lửa SpaceX mạnh nhất thế giới nổ giữa không trung?

Tối 20/4, Starship của SpaceX, tên lửa mạnh nhất từng được chế tạo với mục tiêu vận chuyển các phi hành đoàn khám phá vũ trụ trong tương lai, phóng thử lần đầu tiên. 4 phút sau khi phóng, tên lửa phát nổ giữa không trung.

Các kỹ sư của SpaceX vẫn tìm hiểu nguyên nhân phóng thất bại. Có vẻ như một vài trong số 33 động cơ Raptor đã bốc cháy. Trong vòng 3 phút sau khi cất cánh, nửa dưới của tên lửa là động cơ đẩy Super Heavy đáng nhẽ phải tách ra khỏi nửa trên là tàu Starship, nhưng thực tế không như vậy. Thay vào đó, Starship bắt đầu quay điên cuồng, nhào lộn trên bầu trời sau đó phát nổ. SpaceX cho biết đã cố tình gửi lệnh kích nổ để kết thúc chuyến bay.

Mặc dù thử nghiệm kết thúc sớm, SpaceX vẫn thành công ở một số phương diện. Đây là lần đầu tiên Super Heavy, hình trụ lớn chứa nhiên liệu đẩy cần thiết để đưa tàu Starship thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất, bay trong không trung. Và công ty vẫn thu thập dữ liệu trong chuyến bay, có thể áp dụng cho thử nghiệm tiếp theo trong vài tháng tới, như Elon Musk chia sẻ trên Twitter.

Hiếm khi một tên lửa thương mại bay thành công trong lần phóng đầu tiên và chính SpaceX đã phải chịu 3 lần thất bại trước khi phóng thành công tên lửa Falcon vào quỹ đạo trong lần thử thứ tư. Bây giờ, Falcon 9 là tên lửa được sử dụng nhiều nhất trong các nhiệm vụ không gian. Tuy nhiên Falcon 9 nhỏ hơn và có thể tái sử dụng một phần, còn Starship có tải trọng lớn hơn và được thiết kế để tái sử dụng toàn bộ.

Nhưng việc Starship không thể tách khỏi Super Heavy, một trong những bước đầu tiên trong quá trình phóng, cho thấy những khó khăn phía trước đối với kế hoạch hoành tráng của Musk. Tỷ phú trông đợi tên lửa này sẽ mở ra một kỷ nguyên khám phá không gian mới, chở người và hàng hóa lên Mặt Trăng và thậm chí là Hỏa tinh.

Trước hết, SpaceX cần chứng minh rằng Starship có thể lên quỹ đạo, sau đó quay trở lại Trái Đất và hạ cánh an toàn.

Một trong những đặc điểm nổi bật của tên lửa này là kích thước, cao gần 120 m. Nó cũng là tên lửa mạnh nhất trong lịch sử. Cả 2 yếu tố này đồng nghĩa với việc để lên quỹ đạo, Starship ngốn nhiều nhiên liệu, và còn nhiều hơn nữa nếu muốn đưa con người du hành tới Mặt Trăng và sau đó quay trở lại.

Vì vậy, các chuyến bay sẽ phải nghỉ giữa đường, giống như một chiếc ôtô phải dừng đổ xăng. Việc tiếp nhiên liệu cho một tên lửa như thế này trong không gian chưa từng được thực hiện trước đây, và các nhiên liệu đẩy siêu lạnh đang được sử dụng làm cho nhiệm vụ này khó khăn hơn nữa.

Với thử nghiệm ngày 20/4, SpaceX chưa thực hiện được bước đầu tiên là đưa Starship vào quỹ đạo.

Thách thức lớn hơn nữa là tìm ra cách tiếp nhiên liệu cho tàu ngoài vũ trụ. Quy trình này giống như phóng một trạm xăng vào quỹ đạo, sau đó gửi một đội tàu "xe tải chở xăng" để tiếp nhiên liệu cho trạm, sau đó tìm ra cách chuyển nhiên liệu giữa trạm và các tàu trong môi trường không gian.

Musk đã nói rằng các phương tiện có thể tái sử dụng hoàn toàn như Super Heavy và Starship sẽ thực hiện được nhiều chuyến bay, giảm đáng kể chi phí lên quỹ đạo và gần như tạo ra một con đường vào không gian chưa từng tồn tại trước đây.

Chính phủ Mỹ cũng đánh cược vào thành công của dự án này. Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã cam kết ít nhất 2,9 tỷ USD để giúp phát triển Starship thành một phương tiện có thể đưa các phi hành gia NASA lên bề mặt Mặt Trăng trong chương trình Artemis. Tên lửa này cũng được SpaceX coi là nhân tố chính trong tầm nhìn khám phá Hệ Mặt Trời và thương mại hóa không gian.

Khó ước tính SpaceX đã chi bao nhiêu cho Starship và sẽ chi thêm bao nhiêu để hiện thực hóa các mục tiêu này. Musk cho biết vào năm 2018 rằng tổng chi phí phát triển dự kiến sẽ không vượt quá 10 tỷ USD. Con số dự kiến này chưa được cập nhật và công ty không công khai bất kỳ thông tin tài chính nào.

Trước vụ phóng ngày 20/4, khi được hỏi SpaceX đã chi bao nhiêu để phát triển Starship, Musk không trả lời trực tiếp. “Việc phương tiện cụ thể này có giá bao nhiêu không thực sự quan trọng”, sếp SpaceX nói.

“Ví dụ, nếu bạn xây một nhà máy sản xuất xà phòng, thì bánh xà phòng đầu tiên sẽ có giá 10 triệu USD. Nhưng đó không thực sự là giá của một bánh, vì giá sẽ giảm khi sản xuất số lượng lớn”, Musk giải thích thêm, và nói rằng mục tiêu là giảm chi phí xuống còn 2 triệu USD cho mỗi chuyến bay.

Các mốc thời gian hoàn thiện Starship cũng không được công bố. NASA cho biết cơ quan này sẽ sử dụng phương tiện của SpaceX để đưa con người lên Mặt Trăng vào năm 2025, tuy nhiên công ty này nổi tiếng với việc nhiều lần bỏ lỡ thời hạn đặt ra từ trước. Chuyến bay chở khách đầu tiên đáng nhẽ diễn ra vào đầu năm nay.

Sau khi Starship có thể vào quỹ đạo một cách ổn định, đầu tiên SpaceX sẽ dùng phương tiện này để đưa mọi thứ vào không gian, bao gồm các vệ tinh Starlink thế hệ tiếp theo, lớn hơn, nhằm tăng dung lượng cho dịch vụ Internet vệ tinh. Nhưng sau đó, để đưa con người vào sâu trong không gian, chẳng hạn như lên Mặt Trăng, Hỏa tinh và quay trở lại Trái Đất, tàu cần được tiếp nhiên liệu giữa đường.

“Đưa con quái vật này lên quỹ đạo là một thách thức, và việc nạp nhiên liệu là thách thức công nghệ tiếp theo", Gwynne Shotwell, Giám đốc điều hành của SpaceX, cho biết tại một hội nghị ngành ở Washington vào tháng 2.

Tiếp nhiên liệu cho SpaceX sẽ không đơn giản như bơm xăng. Nhiên liệu của Starship bao gồm 2 chất đẩy cực lạnh, oxy lỏng và methane lỏng, đều phải được giữ ở nhiệt độ khoảng -180 độ C. Nếu bị nóng, nhiên liệu sẽ biến thành khí gas và bốc hơi.

Nhiên liệu rất khó được giữ mát trong môi trường không gian. Khi quay quanh Trái Đất, tàu nhiên liệu sẽ dành một nửa thời gian trong bóng tối lạnh giá và một nửa thời gian dưới ánh sáng Mặt Trời trực tiếp. Để tránh sự tích tụ áp suất, dẫn đến hậu quả thảm khốc, tàu cần có hệ thống thông khí để giải phóng lượng nhiên liệu bị bốc hơi.

SpaceX cũng sẽ phải chuyển những chất lỏng cực lạnh này từ tàu chở nhiên liệu vào trạm, rồi từ trạm vào tàu chở người. Quá trình chuyển qua lại cũng khiến nhiên liệu nóng lên, và các kỹ sư chưa bao giờ làm việc với khối lượng lớn các chất này trong môi trường không trọng lượng.

“Có rất nhiều điều chúng tôi không biết chắc chắn. Việc vận chuyển nhiên liệu lạnh trong không gian vẫn chưa được hiểu rõ", Lauren Ameen, Phó giám đốc tại Văn phòng quản lý chất lỏng đông lạnh tại NASA, cho biết.

Vẫn chưa rõ khi nào SpaceX sẽ chứng minh rằng họ có thể chuyển nhiên liệu đẩy giữa các tàu trong không gian. Riêng với chuyến bay đầu tiên vào quỹ đạo, SpaceX có thể sẽ mất ít nhất 6 tháng nữa, và có thể lâu hơn, Lisa Watson-Morgan, Giám đốc chương trình của NASA về hệ thống hạ cánh trong chương trình Artemis cho biết.

NASA vẫn cho rằng có khả năng Starship sẽ lên Mặt Trăng vào năm 2025. “Tôi hoàn toàn tin tưởng rằng NASA và SpaceX sẽ đạt được điều đó", Watson-Morgan nói. Nhưng trước tiên, SpaceX sẽ cần chứng minh rằng tàu có thể tiếp cận không gian mà không phát nổ.