Chương trình Artemis: NASA phối hợp SpaceX để đưa con người trở lại Mặt Trăng

Thông qua chương trình Artemis, NASA đặt mục tiêu đưa con người trở lại Mặt Trăng, mở rộng hoạt động nghiên cứu khoa học và từng bước xây dựng năng lực phục vụ các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu, trong đó có kế hoạch đưa phi hành gia tới Sao Hỏa.

Chương trình Artemis được thiết kế theo nhiều giai đoạn, kết hợp tên lửa Space Launch System (SLS), tàu vũ trụ Orion do NASA phát triển và các hệ thống đổ bộ do doanh nghiệp tư nhân chế tạo.

Sau chuyến bay thử nghiệm không người lái Artemis I năm 2022, NASA tiếp tục chương trình bằng Artemis II, đưa phi hành đoàn bay quanh Mặt Trăng và trở về Trái Đất vào tháng 4/2026. Nhiệm vụ này nhằm kiểm tra khả năng vận hành của tàu Orion và các hệ thống phục vụ chuyến bay có người lái trong không gian sâu.

Theo kế hoạch cập nhật năm 2026, Artemis III dự kiến diễn ra vào năm 2027, tập trung thử nghiệm khả năng kết nối giữa tàu Orion và các tàu đổ bộ thương mại trên quỹ đạo thấp của Trái Đất, thay vì đưa phi hành gia xuống bề mặt Mặt Trăng như kế hoạch trước đó. 

Phi hành đoàn gồm bốn người sẽ kiểm tra khả năng tiếp cận, ghép nối và phối hợp vận hành giữa các phương tiện do những đơn vị khác nhau phát triển, trong đó có hệ thống của SpaceX và Blue Origin. Các thử nghiệm này nhằm đánh giá mức độ tương thích của phần cứng, phần mềm và những hệ thống thiết yếu trước khi NASA triển khai nhiệm vụ đổ bộ có người lái.

Trong chương trình Artemis, NASA phát triển tên lửa Space Launch System (SLS) và tàu Orion để đưa phi hành gia từ Trái Đất đến khu vực Mặt Trăng. Trong khi đó, SpaceX phát triển Starship Human Landing System (HLS), phiên bản Starship được thiết kế để vận chuyển phi hành gia từ quỹ đạo Mặt Trăng xuống bề mặt rồi đưa họ trở lại quỹ đạo.

Để thực hiện nhiệm vụ, Starship HLS cần được tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo trước khi bay tới Mặt Trăng. Hệ thống cũng phải đáp ứng các yêu cầu về hạ cánh, duy trì sự sống và cất cánh trở lại trong điều kiện trọng lực thấp. Việc hoàn thiện và kiểm chứng những công nghệ này là một trong những khâu quan trọng trước khi tàu được sử dụng trong chuyến bay có người lái.

NASA đặt mục tiêu thực hiện chuyến đổ bộ có người lái tiếp theo trong chương trình Artemis vào năm 2028, với nhiệm vụ Artemis IV dự kiến đưa phi hành gia xuống khu vực cực Nam Mặt Trăng. 

Theo kế hoạch, phi hành đoàn sẽ chuyển từ tàu Orion sang hệ thống đổ bộ thương mại để tiếp cận bề mặt. Thời điểm triển khai và phương tiện được sử dụng còn phụ thuộc vào tiến độ phát triển, thử nghiệm và đánh giá an toàn của các hệ thống liên quan.

Mặt Trăng lưu giữ manh mối về lịch sử Trái Đất

Bên cạnh mục tiêu phát triển công nghệ thám hiểm không gian, chương trình Artemis của NASA còn hướng tới mở rộng nghiên cứu khoa học trên Mặt Trăng. Các mẫu đá, dấu vết va chạm và vật chất được bảo tồn tại đây có thể giúp giới khoa học tìm hiểu quá trình hình thành, tiến hóa của Mặt Trăng và những giai đoạn đầu của hệ Mặt Trời, qua đó bổ sung dữ liệu nghiên cứu lịch sử Trái Đất.

Mặt Trăng hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước, gần như cùng thời kỳ với Trái Đất. Trong khi bề mặt Trái Đất liên tục biến đổi do hoạt động kiến tạo, nước, khí quyển và xói mòn, Mặt Trăng không có những quá trình tương tự ở quy mô lớn. Nhờ đó, nhiều hố va chạm và vật liệu địa chất cổ vẫn được bảo tồn, cung cấp bằng chứng về lịch sử va chạm của các thiên thể trong hệ Mặt Trời.

Trong kế hoạch Artemis, cực Nam Mặt Trăng được xác định là khu vực có giá trị nghiên cứu đáng chú ý. Gần khu vực này là bể va chạm Nam Cực - Aitken, một trong những cấu trúc va chạm lớn nhất và cổ nhất trên Mặt Trăng. Phân tích các mẫu đá và khoáng vật tại đây có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu lịch sử va chạm cũng như những quá trình địa chất diễn ra trong giai đoạn đầu của thiên thể.

Cực Nam còn có những hố sâu mà phần đáy không nhận ánh sáng Mặt Trời trực tiếp. Nhiệt độ cực thấp tại các vùng tối vĩnh viễn này tạo điều kiện để băng nước và một số chất dễ bay hơi tồn tại trong thời gian dài. Việc xác định thành phần, nguồn gốc và cách những vật chất này được bảo tồn có thể giúp làm rõ lịch sử phân bố nước trên Mặt Trăng, đồng thời cung cấp thêm dữ liệu về sự vận chuyển nước trong hệ Mặt Trời.

Giá trị của các mẫu vật Mặt Trăng sẽ giúp  bổ sung bằng chứng để kiểm chứng các giả thuyết về sự hình thành hành tinh, những vụ va chạm thời kỳ đầu và quá trình tiến hóa của hệ Trái Đất - Mặt Trăng.

Mẫu vật Mặt Trăng giúp làm rõ lịch sử hệ Mặt Trời

Trước đó, các nhiệm vụ Apollo của NASA đã đưa về Trái Đất khoảng 382kg đá và đất Mặt Trăng. Qua nhiều thập kỷ nghiên cứu, những mẫu vật này giúp các nhà khoa học xác định thành phần, tuổi và lịch sử địa chất của Mặt Trăng. Tuy nhiên, chúng chủ yếu được thu thập tại các địa điểm gần xích đạo, chưa đại diện cho toàn bộ đặc điểm địa chất trên bề mặt thiên thể này.

Chương trình Artemis hướng tới mở rộng phạm vi khảo sát, đặc biệt tại khu vực cực Nam Mặt Trăng. Nếu được đưa về Trái Đất, các mẫu vật mới sẽ được phân tích để xác định thành phần khoáng vật, tuổi địa chất và đặc điểm đồng vị. Khi kết hợp với dữ liệu thu thập từ các tàu thăm dò và thiết bị quan sát trên quỹ đạo, những kết quả này có thể giúp kiểm chứng các giả thuyết về quá trình hình thành, biến đổi của Mặt Trăng và lịch sử va chạm trong hệ Mặt Trời.

Việc đưa phi hành gia trực tiếp lên bề mặt cũng tạo điều kiện để quan sát địa hình và lựa chọn mẫu vật ngay tại hiện trường. Con người có thể nhận biết những đặc điểm địa chất đáng chú ý, từ đó chọn mẫu phù hợp với mục tiêu nghiên cứu. 

Trong chương trình Artemis, NASA phát triển tàu vũ trụ và hệ thống đưa phi hành gia lên quỹ đạo Mặt Trăng, đồng thời hợp tác với các doanh nghiệp như SpaceX để phát triển phương tiện đổ bộ. 

Nếu các nhiệm vụ đưa người trở lại bề mặt Mặt Trăng và thu thập mẫu thành công, giới khoa học sẽ có thêm dữ liệu để nghiên cứu lịch sử của thiên thể này cũng như những giai đoạn đầu của hệ Mặt Trời. Các bằng chứng đó có thể góp phần làm sáng tỏ quá trình hình thành hệ Trái Đất - Mặt Trăng, qua đó bổ sung những manh mối về lịch sử sơ khai của hành tinh chúng ta.