ElonX_Logo black
Search

Tàu vũ trụ Starship của Elon Musk có gì?

tau-vu-tru-starship-feature-image
Nội dung

Ngay từ những ngày đầu điều hành SpaceX, Elon Musk đã ấp ủ giấc mơ đưa người lên Sao Hỏa, biến nơi đây thành Trái Đất thứ hai. Để làm được điều đó, SpaceX ngay bây giờ đang hoàn thiện tàu vũ trụ Starship, chuẩn bị cho lần phóng đầu tiên. Đây là phương tiện chính trên hành trình chinh phục Sao Hỏa của tỷ phú giàu nhất thế giới. Vậy Starship có gì? Liệu ước mơ của Musk là tham vọng hay điều điên rồ? Cùng chúng tôi tìm hiểu ngay. 

Tàu vũ trụ Starship là gì?

Elon Musk đang phát triển một phương tiện có thể thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực du hành vũ trụ. Đó chính là tàu vũ trụ Starship. Con tàu vũ trụ này sẽ là một hệ thống vận tải có thể tái sử dụng hoàn toàn, có khả năng chở tới 100 người lên Sao Hỏa.

Starship là tên gọi chung của hệ thống tên lửa siêu tải trọng được cấu tạo từ 2 phần độc lập. Một phần là tên lửa Super Heavy, phần còn lại là tàu vũ trụ Starship. Thiết kế này giúp Starship cân bằng giữa 2 yếu tố: tải trọng cao và chi phí vận hành thấp.

Cả hai phần của Starship đều có khả năng hạ cánh xuống bề mặt và chuyên chở 100 tấn hàng hóa lên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp.

Công ty hàng không vũ trụ tư nhân SpaceX của Elon Musk đã cố gắng đưa Starship lên không gian vào ngày 17 tháng 4 vừa qua. Tuy nhiên vụ phóng này đã bị hoãn lại vì hệ thống gặp vấn đề về áp suất.

tàu vũ trụ starship 1

Ước mơ hướng tới một “nền văn minh du hành vũ trụ” của Elon Musk được gửi gắm ở tàu vũ trụ Starship

Theo Musk, nhân loại sẽ trải qua một trong hai viễn cảnh trong tương lai

Ngay từ những ngày đầu sáng lập SpaceX, Elon Musk đã ấp ủ giấc mơ mở đầu kỷ nguyên sự sống đa hành tinh. Musk từng nói rằng tương lai có thể Trái Đất phải trải qua những thảm họa diệt chủng như đại hồng thủy hay va chạm với tiểu hành tinh. Trước lúc đó, việc đưa con người đến định cư ở các thế giới khác là nhiệm vụ quan trọng. Nó sẽ đảm bảo sự tồn tại của nền văn minh này. Hành tinh được Musk lựa chọn để hoàn thành sứ mệnh này chính là Sao Hỏa.

Năm 2016, Musk từng phát biểu rằng lịch sử Trái Đất sẽ đi theo một trong hai hướng. Một là loài người sẽ ở lại Trái đất mãi mãi. Rồi sau đó sẽ có một sự kiện tuyệt chủng xảy ra khiến chúng ta bị diệt vong. Kịch bản thứ hai là Trái Đất sẽ tiến hóa thành một nền văn minh du hành vũ trụ. Con người sẽ trở thành một giống loài đa hành tinh. Musk cũng cho rằng đó là con đường đúng đắn mà nhân loại nên đi theo.

Người sáng lập SpaceX từng chia sẻ ước mơ xây dựng các thành phố trên Sao Hỏa của mình. Theo lời Musk, khi đó sẽ cần nhiều người để duy trì hoạt động của các khu tái định cư mới của nhân loại.

tau-vu-tru-starship-2

Tàu vũ trụ Starship – phương tiện hiện thực hóa giấc mơ của Musk

Việc hiện thực hóa ước mơ này đòi hỏi một phương tiện thực hiện nhiệm vụ chuyên chở người liên hành tinh. Và tàu vũ trụ Starship được phát minh để phục vụ sứ mệnh đó. Theo đó, Starship là sự kết hợp giữa tên lửa và tàu vũ trụ có thể chở hơn 100 người mỗi chuyến đi đến Sao Hỏa.

Hệ thống được thiết kế để có thể tái sử dụng các bộ phận một cách đầy đủ và nhanh chóng. Điều này có nghĩa là các thành phần của tàu vũ trụ Starship sẽ không bị vứt xuống biển hoặc bị đốt cháy trong bầu khí quyền như các hệ thống khác. Chúng sẽ quay trở lại mặt đất để tái sử dụng vào những lần phóng sau.

Sau khi trở về từ không gian, tàu vũ trụ Starship sẽ được nạp lại nhiên liệu đẩy và sẵn sàng phóng trở lại sau một khoảng thời gian ngắn. Cách hoạt động này cũng tương tự như một chiếc máy bay. Nó giúp tiết kiệm một khoản chi phí khổng lồ cho SpaceX.

Tổng quan về Starship

Hệ thống Starship có 2 phần

Quá trình phóng tàu vũ trụ Starship được thực hiện bởi một tên lửa siêu tải trọng có tên là Super Heavy. Hai cỗ máy này sẽ cao đến 120 mét khi xếp chồng lên nhau. Với tàu vũ trụ Starship, nó có dạng hình nón với cấu trúc bên ngoài khiến người ta liên tưởng đến lớp vây cá. Thiết kế của nó như bước ra từ những bộ phim thuộc thể loại khoa học viễn tưởng.

Riêng tàu vũ trụ Starship có chiều dài 50 mét, được trang bị tổng cộng 6 động cơ Raptor hiệu suất cao. Quá trình đốt cháy nhiên liệu khi phóng sẽ diễn ra theo từng giai đoạn.

tau-vu-tru-starship-3

Động cơ Raptor của tàu vũ trụ Starship

Raptor – tên gọi của động cơ sử dụng trên tàu vũ trụ Starship – được thiết kế để thực hiện chu trình đốt gián đoạn. Nó giúp tiết kiệm nhiên liệu đẩy, để không làm lãng phí “bất cứ giọt nhiên liệu nào”. Phần phía trước của tàu vũ trụ Starship là một khoang khổng lồ dùng để chở người hoặc chứa hàng hóa đến các điểm trong không gian. Các khoang chứa nhiên liệu của tàu vũ trụ Starship được nạp đầy hỗn hợp gồm metan lỏng (CH4) và oxy lỏng (O2). Hỗn hợp này được gọi là methalox, có tổng khối lượng khoảng 1200 tấn. Trong đó metan là nhiên liệu chính, còn oxy đóng vai trò là chất oxy hóa của quá trình.

tau-vu-tru-starship-4

Hỗn hợp trên không phải là lựa chọn phổ biến cho các động cơ tên lửa thông thường. Nhưng metan lỏng là chất có thể tạo ra lực đẩy lớn. Vì thế lựa chọn này trở nên hợp lý với hoạch định của Musk. Vị tỷ phú cho biết CH4 có thể được tổng hợp từ nước nằm dưới bề mặt Sao Hỏa và từ carbon dioxide (CO2) trong khí quyển. Nói cách khác, nhiên liệu của tàu vũ trụ Starship có thể sản xuất được trên Sao Hỏa thông qua một phản ứng được gọi là Sabatier.

Việc tiếp nhiên liệu cho lượt về của tàu vũ trụ Starship nhờ tài nguyên sẵn có trên Sao Hỏa mang ý nghĩa quan trọng. Nó sẽ giúp quá trình này trở nên khép kín, tự cung tự cấp. Từ đó những chuyến hành trình của tàu vũ trụ Starship trở nên khả thi và tiết kiệm chi phí hơn rất nhiều.

Tên lửa Super Heavy

Với chiều dài 70 mét, tên lửa Super Heavy được trang bị 33 động cơ Raptor, đạt được lực đẩy tối đa hơn 70 Meganewton. Nó cũng sử dụng nhiên liệu methalox lỏng nhiệt độ thấp. Khối lượng của riêng Super Heavy là 160 – 200 tấn. Khối lượng nhiên liệu bên trong nó lên đến 3.600 tấn, bao gồm 800 tấn metan lỏng và 2.800 tấn oxy lỏng.

Super Heavy có khả năng đẩy một khối lượng từ 100 đến 150 tấn tải trọng lên quỹ đạo Trái đất tầm thấp. Điều này sẽ khiến sức mạnh của nó lớn hơn cả tên lửa Saturn V. Trong những năm 60 và 70 của thế kỷ trước, tên lửa khổng lồ này từng được NASA sử dụng cho các sứ mệnh Apollo của họ.

tàu vũ trụ starship 5

Quá trình khởi động hệ thống tàu vũ trụ Starship và thu hồi tên lửa Super Heavy

Khởi động và tách rời các bộ phận của hệ thống

Khi bay lên khỏi bệ phóng, hệ thống tàu vũ trụ Starship sẽ bắt đầu tiến đến quỹ đạo đã được thiết lập. Tàu vũ trụ Starship tách ra và tiếp tục hành trình. Trong khi đó, tên lửa Super Heavy cũng tách khỏi hệ thống và đáp xuống mặt đất theo lộ trình được vạch sẵn. Cấu trúc của tên lửa này có 4 chiếc vây lưới nặng 3 tấn. Chúng được gắn vào các cạnh của bộ tăng áp tên lửa. Các vây lưới này có tác dụng điều khiển Super Heavy bay xuyên khí quyển để quay trở lại tháp phóng. Cơ chế này giúp SpaceX tái sử dụng tên lửa trong những lần phóng tiếp theo.

SpaceX có một kế hoạch đầy tham vọng là bắt tên lửa đẩy đang rơi bằng cách sử dụng chính tháp phóng của họ. Theo mô tả, hai “cánh tay thép” sẽ vươn ra từ tháp phóng. Bộ tăng áp của Super Heavy sẽ được nối một cách chính xác vào những cánh tay này. Tháp phóng tàu vũ trụ Starship được gọi là “Mechazilla”. Cái tên này được lấy cảm hứng từ một sinh vật cùng tên trong bộ phim viễn tưởng nổi tiếng Godzilla.

tau-vu-tru-starship-6

Hành trình tiếp tục của tàu vũ trụ Starship đến Sao Hỏa diễn ra như thế nào?

Trong khi Super Heavy trở lại mặt đất, tàu vũ trụ Starship có thể được đưa vào quỹ đạo sau khi tách ra. Để nó được nạp lại nhiên liệu đẩy cần có một tàu vũ trụ Starship khác được phóng từ trước và đang di chuyển trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp. Nó sẽ chứa đầy nhiên liệu, đóng vai trò như một “trạm xăng di động” cho các tàu khác. Nếu thành công, tàu vũ trụ Starship có khả năng di chuyển từ quỹ đạo tầm thấp lên Sao Hỏa, bên trong chứa đến 150 tấn hàng hóa các loại.

Tàu vũ trụ Starship sẽ được sử dụng để làm gì?

Vận chuyển người lên Sao Hỏa

Hành trình tới Sao Hỏa và quay trở về Trái Đất của tàu vũ trụ Starship có thể mất đến 18 tháng. Đội ngũ chuyên gia của SpaceX đang tìm cách lắp đặt khoảng 40 cabin trên mỗi tàu. Elon Musk cho biết mỗi cabin đủ chỗ cho 5 – 6 người. Tuy nhiên số lượng lý tưởng nhất là từ 2 – 3 người/cabin. Điều đó nghĩa là mỗi chuyến hành trình đến Sao Hỏa sẽ có trên dưới 100 hành khách.

Bên cạnh các cabin cho hành khác, tàu vũ trụ Starship còn có nhiều khu vực khác nhau. Chúng bao gồm các khu vực chung, nhà bếp, khoang chứa hàng hóa… Đặc biệt trên tàu vũ trụ Starship còn có khoang trú ẩn khẩn cấp dành cho hành khách. Nơi này được sử dụng để bảo vệ mọi người khỏi các cơn bão Mặt Trời.

tau-vu-tru-starship-7

Vai trò của Starship trong chương trình Artemis của NASA

Chương trình Artemis hướng đến mục tiêu thiết lập sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt Trăng. Nhằm xúc tiến nó, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đã kí một hợp đồng trị giá 2,89 tỷ đô la với SpaceX vào tháng 4 năm 2021. Theo đó, NASA sẽ cùng với SpaceX phát triển Starship thành một con tàu đổ bộ có khả năng đưa các phi hành gia lên bề mặt Mặt Trăng trong thập kỷ này.

Phiên bản Artemis của tàu vũ trụ Starship sẽ được SpaceX thiết kế cho các sứ mệnh đổ bộ lên Mặt trăng. Vì vậy nó sẽ không có các trang thiết bị cần thiết để quay trở lại Trái Đất. Thay vào đó, con tàu vũ trụ Starship này sẽ ở lại không gian sau lần phóng đầu tiên từ Trái Đất. Nó sẽ tiếp tục được tái sử dụng cho các chuyến hành trình giữa quỹ đạo Mặt Trăng và bề mặt Mặt Trăng.

tau-vu-tru-starship-8

Thực hiện các nhiệm vụ không gian mới

Một phiên bản khác của tàu vũ trụ Starship đó là những con tàu chở hàng không người lái. Nó có khoang chứa hàng có thể mở lớn giống như miệng của một con cá sấu. Nhiệm vụ của chiếc tàu vũ trụ Starship này là các phóng vệ tinh của SpaceX. Công ty hàng không vũ trụ này cho biết phiên bản này sẽ có khả năng tải trọng khổng lồ. Điều này mở ra những khả năng mới cho các sứ mệnh khoa học robot. SpaceX cho biết trong tương lai, con tàu vũ trụ này có khả năng tạo ra những chiếc kính thiên văn thậm chí còn lớn hơn cả James Webb. Thiết bị khổng lồ này đã được NASA phóng vào tháng 12 năm 2021.

Tàu vũ trụ Starlink có thể được sử dụng trong lĩnh vực du lịch vũ trụ

Du lịch không gian là một lĩnh vực đầy tiềm năng nếu tàu vũ trụ Starship hoạt động ổn định trong tương lai. Elon Musk đã từng hứa sẽ thực hiện một chuyến du hành vòng quanh Mặt Trăng vào năm 2023 với tỷ phú người Nhật Yusaku Maezawa. Tàu vũ trụ Starship cũng được kỳ vọng có thể thực hiện các hành trình tốc độ cao giữa các điểm khác nhau trên Trái Đất. Thậm chí điểm đến của các chuyến du lịch này còn có thể là những hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc. Nhưng sau tất cả, đây vẫn những kế hoạch nằm trong tương lai xa. Có lẽ phải mất rất nhiều thời gian trước khi chúng trở thành sự thật.

SpaceX sẽ đưa tàu vũ trụ Starship trở lại mặt đất như thế nào?

Phương pháp hạ cánh của Starship khác biệt so với các tàu vũ trụ khác

Để đưa các tàu vũ trụ khác trở lại mặt đất, các kỹ sư có thể sử dụng dù hoặc các thiết kế đặc biệt để tàu vũ trụ có thể hạ cánh cánh trên đường băng. Tuy nhiên với Starship, SpaceX có cách tiếp cận khác với quá trình này

Trong khi quay trở lại bầu khí quyển với một góc 60 độ so với mặt đất, tàu vũ trụ Starship sẽ tiếp đất ở tư thế nằm ngang. Cơ chế quay lại này hoàn toàn dựa vào lực cản không khí để giảm tốc độ của tàu vũ trụ. Tuy nhiên quá trình này phức tạp và hoàn toàn có thể thất bại. Bởi vì Starship đương nhiên không ổn định ở vị trí tiếp đất trên.

Elon Musk gọi quá trình hạ cánh này là những “cú rơi có kiểm soát”

Để kiểm soát việc hạ cánh, tàu vũ trụ Starship được trang bị 4 cánh tà bằng thép. Cách chúng phát huy tác dụng cũng giống như cách một vận động viên nhảy dù sử dụng tay và chân để kiểm soát cú tiếp đất. Elon Musk mô tả tàu vũ trụ Starship sẽ quay trở lại mặt đất trong một “cú rơi có kiểm soát” chứ không phải như một chiếc máy bay bình thường.

tau-vu-tru-starship-9

Khi tàu vũ trụ Starship càng đến gần mặt đất, nó sẽ liên tục giảm tốc độ đủ để kích hoạt động cơ. Các động cơ này sẽ dần thay đổi vị trí của tàu vũ trụ sang phương thẳng đứng. Sau đó, các động cơ này cũng sẽ kiểm soát quá trình đáp xuống các chân hạ cánh của tàu vũ trụ Starship. Về mặt lý thuyết, cách tiếp đất này có thể giúp tàu vũ trụ Starship hạ cánh an toàn trên bất kỳ bề mặt hành tinh nào trong Hệ Mặt Trời.

Một phương án quay trở lại khác của tàu vũ trụ Starship

Ngoài ra còn một cách hạ cánh khác cho Starship. Đó là SpaceX sẽ sử dụng các cánh tay thép của tháp phóng Mechazilla để “bắt” tàu vũ trụ Starship. Phương án này tương tự như cách tên lửa Super Heavy trở lại mặt đất. Nếu vậy, phương án sử dụng chân hạ cánh sẽ chỉ được áp dụng khi con tàu đổ bộ lên Mặt Trăng và Sao Hỏa. Ít nhất là cho đến khi những nơi này được SpaceX xây dựng cơ sở hạ tầng riêng.

Những nguyên mẫu tàu vũ trụ Starship từng được phóng thử nghiệm từ trước đến nay

Starhopper – 2019

Trong vài năm gần đây, SpaceX đã thử nghiệm nhiều nguyên mẫu khác nhau của tàu vũ trụ Starship tại cơ sở Starbase ở Boca Chica, bang Texas.

Vào năm 2019, tên lửa mẫu đầu tiên đã được phóng mang tên Starhopper. Nó cao 39 mét, có hình dáng như một tháp nước. Vào lần phóng hồi tháng 8 năm 2019, Starhopper đã bay cao được 150 mét so với mặt đất. Sau đó nó đã đáp cách điểm phóng 100 mét. Đây là kết quả tốt nhất mà nó đạt được.

SN8

Về sau SpaceX dùng tên gọi “SN” cho mỗi bản thử nghiệm của tàu vũ trụ Starship. “SN” chính là chữ viết tắt của “Serial Number”. Không có phiên bản nào từng được bay thử từ SN1 cho đến SN4 do nhiều sự cố kỹ thuật.

SpaceX bắt đầu thu được những tín hiệu tích cực đầu tiên sau khi phóng thử nguyên mẫu SN8. Đây là nguyên mẫu đầu tiên có hình nón và cánh tà giống như bản thiết kế chính thức của tàu vũ trụ Starship. Trong thử nghiệm hồi tháng 12 năm 2020, SN8 đã bay lên độ cao 12,5km. Nó đã đáp mạnh xuống mặt đất và nổ tung. Nguyên nhân là do trong quá trình phóng, từng động cơ lần lượt bị tắt. Tuy thất bại nhưng SN8 đã cung cấp cho SpaceX những dữ liệu kỹ thuật có giá trị cho tương lai.

SN15

Đến tháng 5 năm 2021, nguyên mẫu tàu vũ trụ Starship có mã số SN15 đã bay đến độ cao 10km. Sau đó nó chuyển sang trạng thái rơi tự do. Cuối cùng, SN15 đã hạ cánh thành công sau 4 lần thất bại.

Thử nghiệm mới nhất của tàu vũ trụ Starship

Vào tháng 2 năm nay, các kỹ sư của SpaceX đã tiến hành một cuộc thử nghiệm quan trọng với hệ thống động cơ tên lửa của Super Heavy. Các kỹ sư đã đốt cháy 31 trong số 33 động cơ Raptor ở phần dưới của tên lửa. Cuộc thử nghiệm chỉ kéo dài vài giây. Mọi thứ đều được giữ nguyên tại chỗ nên không có gì chuyển động hay phóng lên.

Elon Musk sau đó đã tweet rằng họ đã tắt một động cơ trước khi thử nghiệm. Ngoài ra có một động cơ khác đã tự dừng lại. Vì vậy thử nghiệm này ghi nhận có tổng cộng 31 động cơ Raptor hoạt động bình thường. Musk chia sẻ con số này vẫn ở mức cho phép để phóng tàu vũ trụ Starship lên tới quỹ đạo.

Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) đã cấp phép cho SpaceX thực hiện chuyến bay thử nghiệm cho tên lửa này vào ngày 17 tháng 4. Quyết định này được đưa ra sau khi FAA kiểm tra mọi thứ cẩn thận và nhận thấy SpaceX đáp ứng tất cả các yêu cầu về an toàn, môi trường, chính sách, tải trọng, vùng trời và tài chính.  Tuy nhiên vụ phóng thử nghiệm trên đã bị hoãn chỉ vài phút trước khi cất cánh. Lý do được SpaceX đưa ra là vấn đề ở phần van áp lực.

tau-vu-tru-starship-10

Tạm kết

Nếu dự án tàu vũ trụ Starship thành công, nó sẽ là bước tiến vĩ đại nhất của nhân loại trong ngành hàng không vũ trụ. Đến lúc đó, hành trình đưa con người định cư trên các hành tinh như Sao Hỏa sẽ rút gọn được một đoạn. Liệu tham vọng của Musk và SpaceX có thành sự thật? Những khó khăn, thử thách nào đang đợi họ phía trước. Chúng ta hãy để tương lai trả lời những câu hỏi này. Nhưng dù kết quả có ra sao đi chăng nữa, những điều mà Elon Musk và SpaceX làm ngày hôm nay đã được lịch sử ghi lại như những cột mốc đáng chú ý nhất của của nhân loại trong thế kỷ XXI.

Xem thêm»