NASA đang chuẩn bị những gì cho sứ mệnh lịch sử - đưa người lên sao Hỏa ?

Trên thực tế, NASA đã lên kế hoạch đưa người đến sao Hỏa trong những năm 2030, và SpaceX thậm chí còn có thể làm điều đó vào năm 2024.

Đó sẽ là một thách thức hoàn toàn khác so với Mặt trăng. Đặt chân đến nơi mới chỉ là bước đơn giản nhất, sau đó chúng ta phải tìm ra nguồn thức ăn, nước uống, cũng như các công cụ và đồ dùng cần thiết. Dưới đây là những công việc mà giới khoa học đang ráo riết chuẩn bị nhằm hiện thực hóa giấc mơ vĩ đại đó.

Trồng trọt trong không gian

Thực vật cung cấp thực phẩm tươi sống và giúp tái sử dụng nước cùng các chất khí thông qua quang hợp. Và theo lời nhà thực vật học Gioia Massa, trưởng nhóm Dự án Rau quả của NASA tại Trung tâm Không gian Kenedy thì chúng còn “có lợi về mặt tâm lí nữa'.

Khoai tây là loại cây trồng tiềm năng nhờ hàm lượng dinh dưỡng dồi dào, song lại cần nhiều diện tích và phải được nấu chín trước khi ăn. Do đó nhóm của Massa đã tìm đến đối tượng “dễ xơi” hơn: rau diếp.

Gioia Massa đang chuẩn bị hạt giống bắp cải và rau diếp để gửi lên ISS

Năm 2014, những cây rau diếp đầu tiên đã được thu hoạch tại Trạm Không gian Quốc tế (ISS), và đủ độ an toàn để có mặt trong thực đơn của các phi hành gia. Những cây cúc zinna thậm chí đã nở hoa, mở ra hi vọng về những quả ngọt và hạt giống để “tái canh”.

Phi hành gia Peggy Whitson đang thu hoạch rau diếp trên ISS

Động cơ mạnh hơn

Động cơ tên lửa truyền thống sẽ không phù hợp với chuyến đi tốn nhiều thời gian và nhiên liệu tới sao Hỏa, bởi “bạn sẽ cần một động cơ có thể đi xa vạn dặm chỉ với một lít ‘xăng’,” theo lời kĩ sư Bill Emrich thuộc Trung tâm Marshall tại Huntsville, Alabama. Và nhiên liệu hạt nhân là thích hợp nhất.

Động cơ đó sẽ đốt một loại khí nhẹ như hydro tới mức cực nóng, rồi phụt ra đuôi tàu tạo lực đẩy. Với khoảng 230 gram nhiên liệu uranium, chúng ta có thể tới sao Hỏa trong vòng 4-5 tháng, trong khi động cơ của các tàu không người lái hiện nay phải mất một năm.

“Nếu đủ kinh phí, có lẽ nó sẽ được hoàn thành trong 10-15 năm nữa,” Emrich nói.

Tự in ra đồ vật

Các phi hành gia xa nhà sẽ phải mang theo tất cả đồ dùng cần thiết, tức là phải “tự lập hơn” so với các sứ mệnh “gần nhà”, theo lời kĩ sư Niki Werkheiser, cũng thuộc Trung tâm Marshall của NASA.

Công nghệ in 3-D chính là giải pháp, giúp tạo ra những vật thể phức tạp bằng vật liệu nhẹ mỏng, trong khi các dụng cụ được làm sẵn trên Trái đất phải dày cứng để chịu được áp lực cơ học của cuộc phóng tàu.

Máy in 3-D đầu tiên được gửi đến ISS năm 2014 đã cho ra sản phẩm không khác biệt đáng kể so với trên Trái đất, và vật đầu tiên được in là… cây gãi lưng. Hóa ra không khí khô trong Trạm khiến các phi hành gia ngứa ngáy suốt. Thế mới biết những vấn đề của thám hiểm không gian đôi khi lại có giải pháp đơn giản đến bất ngờ.

Bên cạnh những thách thức về phương tiện và nhu yếu phẩm thì bản thân con người cũng là vấn đề nan giải. Một báo cáo năm 2015 của NASA đã xác định 30 yếu tố cần lưu ý, và con số thực tế có lẽ còn cao hơn nhiều.

Du hành không gian luôn tiềm ẩn vô số nguy cơ cho con người

Bức xạ vũ trụ

Các bức xạ, hay tia vũ trụ (cosmic ray), là các chùm electron, proton hoặc hạt nhân nguyên tử được bắn ra từ Mặt trời và những nguồn bí ẩn nào đó sâu trong vũ trụ. Chúng tàn phá hệ tim mạch, làm hại thần kinh trung ương, và ảnh hưởng đến khả năng suy nghĩ sáng suốt của con người. Kĩ sư Lisa Carnell tại Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA cho biết những tia này có thể gây ung thư trên chuột thí nghiệm.

Ánh sáng màu xanh lục được tạo ra khi bức xạ Mặt trời tương tác với từ quyển Trái đất

Trái đất và cả ISS đều nằm dưới sự bảo bọc của lớp từ quyển giúp đánh bật hầu hết tia vũ trụ. Nhưng các phi hành gia xa nhà sẽ phải “phơi mình” trước độc hại, và tàu tự hành Curiosity trên sao Hỏa đã đo được độ bức xạ ở đó là rất cao.

Các chai nhựa nóng lên dữ dội khi bị bắn phá bởi bức xạ

Hiện có một vài giải pháp được tính tới. Thứ nhất là chế tạo tàu và trang phục đủ dày để chắn được bức xạ, nhưng lại làm cả người lẫn tàu thêm nặng nề cồng kềnh. Thứ hai là tìm ra những vật liệu đánh bật được bức xạ, đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí. Cuối cùng là phát triển một loại thuốc “giải độc”, vốn chưa từng tồn tại và lại đặt ra nguy cơ khi tái sử dụng nước tiểu của các phi hành gia làm nước uống.

Do đó mục tiêu hàng đầu đến nay vẫn chỉ là “giảm thiểu các nguy cơ càng ít càng tốt,” Carnell cho biết.

Cơ bắp và não bộ

Để đối phó với hiện tượng mất mô cơ và xương do ít hoạt động trong môi trường vi trọng lực, các phi hành gia tại ISS phải tập luyện với những cỗ máy sử dụng ống chân không để tạo ra kháng lực. Hiện các kĩ sư đang cố gắng chế tạo các thiết bị nhỏ gọn hơn cho chuyến đi đến sao Hỏa.

Một phi hành gia đang tập luyện trên ISS

Một vấn đề nữa là bộ não. Rachael Seidler, chuyên gia về động lực sinh lí học tại Đại học Florida đã quét não 27 phi hành gia và phát hiện những vùng tăng hoặc giảm chất xám trong não. Đó có thể là một hệ quả của sự tái phân bố dịch trong cơ thể, bao gồm cả dịch não tủy.

Môi trường vi trọng lực sẽ khiến bộ não “nổi” lên cao hơn một chút bên trong hộp sọ, gương mặt trông mũm mĩm hơn, và cũng giải thích vài triệu chứng thường gặp ở các phi hành gia khi trở về như mất thăng bằng, khó phối hợp tay–mắt, thậm chí không thể lái xe trong vài tuần và phải trải qua vật lí trị liệu để làm quen trở lại với trọng lực.

Mô phỏng không gian

Một chương trình mô phỏng môi trường cực đoan của NASA đã đưa một nhóm nhà khoa học tới sống và làm việc cùng nhau trong một trạm nghiên cứu ngoài khơi Đại Tây Dương, được thiết kế giống như các chuyến bay trong không gian.

Cơ quan Không gian châu Âu cũng đang tiến hành chương trình mô phỏng nhằm luyện tập và lượng giá các kĩ năng ứng xử và làm việc của con người, trong đó sáu đoàn khác quốc tịch phải sống và làm việc cùng nhau trong một hang động sâu thẳm tại Ý.

Cuối cùng là chương trình mô phỏng thám hiểm không gian tại Hawaii của NASA, với một “căn cứ” nhỏ dạng vòm đặt bên sườn núi lửa, được thiết kế mô phỏng cuộc sống trên sao Hỏa.

Tinh thần đồng đội

Tháng 12 năm 1968, phi hành gia Frank Borman nôn ói dữ dội do “say sóng” trên tàu Apollo 8, và đến nay ông vẫn còn ghi nhớ sự giúp đỡ tận tình của người bạn đồng hành Jim Lovell. Tinh thần đồng đội, hợp tác tương trợ chính là điều kiện tiên quyết để các sứ mệnh không gian thành công tốt đẹp.

Tinh thần hợp tác đồng đội là cực kì thiết yếu đối với các sứ mệnh không gian

Đặc biệt đối với một chuyến đi dài như tới sao Hỏa, thì bất kì một mâu thuẫn xung đột nào giữa các thành viên cũng phải được phát hiện và giải quyết nhanh chóng.

Bất chấp tất cả những nguy cơ và hiểm họa như vậy, một chuyến du hành vũ trụ vẫn là trải nghiệm không gì trên Trái đất có thể sánh được, theo lời phi hành gia kiêm Thượng nghị sĩ Mĩ Jake Garn.

“Tin tôi đi,” ông nói, “tôi sẵn sàng ói mửa mỗi ngày để được bay vào không gian lần nữa.”