Tàu Thăm Dò Insight Hạ Cánh Thành Công Xuống Sao Hỏa, Mở Ra Kỷ Nguyên Mới

Caption: Artist’s impression by NASA/Martin Kornmesser

Sống sót sau khi đi qua bầu khí quyển vô cùng khắc nghiệt của Sao Hỏa với nguy cơ bị thiêu rụi bất cứ lúc nào, InSight - tàu thăm dò mới nhất của NASA đã hạ cánh an toàn xuống bề mặt hành tinh Đỏ. Khoảng cuối tháng 11/2018, lịch sử ngành hàng không vũ trụ đã ghi nhận một cột mốc mới, nhiệm vụ dự kiến kéo dài 2 năm bắt đầu - một sứ mệnh đúng với cái tên của con tàu: khám phá những điều chưa biết bên dưới lòng đất của Sao Hỏa.

Sau 6.5 tháng dài lang thang ngoài vũ trụ, InSight đã tiếp cận bầu khí quyển Sao Hỏa ở vận tốc lên đến hơn 19.312 km/h, lao xuống với góc nghiêng phù hợp trước khi giảm xuống chỉ còn khoảng 8 km/h, và cuối cùng là dừng hẳn khi đổ bộ xuống bề mặt. Để pha hạ cánh diễn ra nhẹ nhàng, khi đạt đến một độ cao nhất định, InSight sẽ tự động kích hoạt hệ thống dù siêu âm, xử lý dữ liệu thu được từ các radar và vận hành các động cơ phản lực đúng thời điểm. Thực tế cho thấy quá trình đổ bộ diễn ra trong vòng chưa đến 7 phút, nhưng nó được xem là “7 phút kinh hoàng” đối với bản thân con tàu và cả những người đứng sau sứ mệnh.

Trong quá trình lao xuống với tốc độ điên cuồng, có 2 phi thuyền nhỏ nằm trên quỹ đạo của Sao Hỏa “chứng kiến” và ghi nhận lại toàn bộ dữ liệu về pha hạ cánh lịch sử của InSight. Thật ra, những thiết bị thăm dò chính là vệ tinh MarCO được phóng lên cùng lúc với InSight hồi tháng 05/2018 tại bệ phóng đặt ở bang California, Mỹ. Được phát triển dựa trên CubeSats, 2 vệ tinh có hình dáng của những khối vuông với chiều dành cạnh cỡ 10 cm. Nhờ tham gia nhiệm vụ, CubeSats lần đầu tiên được tiến vào không gian sâu. Trong suốt chặng đường đi đến Sao Hỏa, InSight nhiều lần gửi tín hiệu cho MarCO. Hai vệ tinh chịu trách nhiệm giải mã và gửi thông tin về lại trạm kiểm soát mặt đất, giúp các kỹ sư tại NASA nắm rõ hơn họ cần phải làm gì để giúp cho quá trình hạ cánh diễn ra một cách thuận lợi nhất.

Trong màn hạ cánh lịch sử, ngay thời điểm InSight chạm mặt đất, tàu đổ bộ đã gửi một tín hiệu ban đầu về lại Trái Đất, cho biết tàu thăm dò đã đáp xuống trong trạng thái an toàn và nguyên vẹn. Sau 7 phút, phi thuyền dùng kênh phát tín hiệu mạnh hơn để truyền về mặt đất, xác nhận lại tín hiệu trước đó là chính xác. Trong vòng 3 giờ kể từ khi tín hiệu đầu tiên gửi về, các phi thuyền đa năng thuộc chương trình Mars Reconnaissance Orbiter hiện đang nằm ở quỹ đạo Sao Hỏa sẽ tiếp tục đưa về Trái Đất các dữ liệu ghi lại quá trình hạ cánh, nhằm đảm bảo mọi thứ không có vấn đề gì.

Nhiệm vụ kế đến của InSight là phải tự khởi động các motor để mở những tấm pin Mặt Trời ra - đây là thứ không thể thiếu đối với bất kỳ tàu thăm dò nào hoạt động trên hành tinh khác. Nếu không có các tấm pin, không có năng lượng để vận hành thiết bị điện, sẽ không thể hoàn thành bất kỳ sứ mệnh nào được. Mars Odyssey - phi thuyền được phóng lên quỹ đạo Sao Hỏa từ năm 2001, hiện đang bay ngang qua khu vực của InSight để xem các tấm pin Mặt Trời đã bung ra chưa và thông tin sẽ được gửi về cho các kỹ thuật viên ở NASA trong vòng 5.5 giờ.

Nếu thành công, InSight đã có thể bắt đầu thực hiện những nhiệm vụ mà nó đã được lập trình. Sứ mệnh của InSight là ghi nhận lại những đợt Marsquakes – động đất trên Sao Hỏa, nhằm thu sóng âm với mục đích cuối cùng là khám phá những bí mật bên dưới lòng đất Sao Hỏa.

Theo kế hoạch, trong vòng 2-3 tháng tiếp theo, một cánh tay robot trên InSight sẽ bắt đầu chuyển 2 “dụng cụ lao động” của nó ra ngoài, đó chính là một thiết bị đo địa chấn và một máy khoan. Máy đo địa chấn sẽ chịu trách nhiệm “lắng nghe” những trận động đất, trong khi thiết bị khoan sẽ bắt đầu khoan xuống độ sâu khoảng gần 4.9 mét so với bề mặt, sau đó tiến hành đo nhiệt độ. Trong vài tháng tiếp theo, InSight sẽ bắt đầu công cuộc khám phá và cung cấp cho chúng ta thông tin chưa từng có về những gì có bên dưới bề mặt Sao Hỏa.

Quỹ đạo hình elip của Sao Hỏa giúp nó tiếp cận gần với Trái Đất 2 năm một lần. Đây là cơ hội để InSight rút ngắn thời gian để chạm đến bề mặt hành tinh Đỏ. Sơ lược quá trình InSight hạ cánh xuống bề mặt Sao Hỏa:

3 giờ trước khi đổ bộ: Kiểm tra tình hình thời tiết.

Artist’s impression by NASA/Martin Kornmesser

Sau 6 tháng di chuyển từ Trái Đất, tàu vũ trụ InSight được thiết lập để rơi vào một quỹ đạo chính xác để có thể hạ cánh xuống bề mặt Sao Hỏa. Khoảng 3 giờ trước khi hạ cánh, các nhà khoa học có cơ hội cuối cùng để điều chỉnh thời gian hoặc căn vị trí đáp của InSight nhằm tránh sự ảnh hưởng của bất kỳ cơn bão bụi nào.

Tách khỏi phi thuyền

Khoảng 13 phút trước khi InSight đi vào bầu khí quyển Sao Hỏa, nó sẽ tự động tách khỏi phần phi thuyền du hành hoạt động bằng năng lượng Mặt Trời và chuyển sang dùng nguồn pin tích hợp.

Đi vào bầu khí quyển

Còn hơn 6 phút trước khi hạ cánh, InSight xâm nhập vào bầu khí quyền mỏng của Sao Hỏa với vận tốc 19,312 km/h. Theo tính toán của các nhà khoa học, nó cần giữ độ nghiêng ở mức 12 độ để không bị bốc cháy.

Bung dù siêu âm

3 phút 7 giây trước khi chạm đất, tốc độ của InSight giảm một cách nhanh chóng so với lúc đầu và khi còn cách mặt đất khoảng 11 km, hệ thống dù siêu âm tích hợp sẽ bung ra.

Thả tấm chắn nhiệt

2 phút 52 giây trước khi đáp đất, chất nổ gài sẵn sẽ làm bật các tấm chắn nhiệt ra ngoài. Những tấm chắn này đóng vai trò như những chiếc khiên nhằm bảo vệ InSight trong những điều kiện xấu nhất.

Mở càng đáp

2 phút 42 giây trước khi đáp đất, các hệ thống kích hoạt sẽ giúp mở những càng tiếp đất ra. Các nhân có nhiệm vụ chống sốc khi con tàu chạm xuống bề mặt. Sau đó, InSight sẽ mở radar cảm biến mặt đất được trang bị sẵn.

Tách khỏi lá chắn cuối cùng

45 giây trước khi đổ bộ, InSight tách khỏi phần lá chắn cuối cùng vốn được gắn với dù, sau đó rơi tự do xuống bề mặt.

Kích hoạt tên lửa

44 giây trước khi hạ cánh, 12 tên lửa nhỏ được kích hoạt nhằm hãm tốc độ rơi.

Từ từ rơi xuống

15 giây trước đổ bộ, sau khi ngừng chuyển động theo phương ngang, InSight nhẹ nhàng rơi xuống với vận tốc khoảng 2.5 mét mỗi giây.

Đáp xuống bề mặt

2:53 phút sáng ngày 27/11/2018, NASA hạ cánh thành công tàu thăm dò InSight xuống vùng Elysium Planitia trên bề mặt Sao Hỏa.

Mở tấm pin Mặt Trời

20 phút sau khi hạ cánh, InSight phải mở được các tấm pin Mặt Trời ra để thu năng lượng vận hành các thiết bị điện.