Phát hiện “đường tắt” tiềm năng cho chuyến khứ hồi đến Sao Hỏa

Nghiên cứu quỹ đạo tiểu hành tinh, nhà khoa học phát hiện lộ trình có thể giảm một nửa thời gian của chuyến khứ hồi Trái Đất - Sao Hỏa.

Việc bay đến Sao Hỏa, hành tinh cách Trái Đất trung bình 225 triệu km, thường mất khoảng 7-10 tháng. Vì hai hành tinh đạt vị trí gần nhau nhất (thẳng hàng và nằm cùng phía so với Mặt Trời) khoảng 26 tháng một lần nên khi trở về, tàu vũ trụ cũng phải đợi đến thời điểm thích hợp. Điều này khiến tổng thời gian cho chuyến khứ hồi Trái Đất - Sao Hỏa lên đến gần ba năm.

Tuy nhiên, theo nghiên cứu mới trên tạp chí Acta Astronautica, ước tính quỹ đạo ban đầu của các tiểu hành tinh gần Trái Đất có thể chứa thông tin hình học quý giá giúp thiết kế tuyến đường liên hành tinh nhanh hơn. Tác giả nghiên cứu Marcelo de Oliveira Souza, nhà vũ trụ học tại Đại học Bang Bắc Rio de Janeiro (Brazil), nảy ra ý tưởng này vào năm 2015, trong lúc nghiên cứu các tiểu hành tinh gần Trái Đất.

“Đây là một bất ngờ, tôi không hề tìm kiếm nó”, Souza chia sẻ với Live Science.

Mô phỏng tàu vũ trụ Starship của SpaceX bay đến Sao Hỏa. Ảnh: SpaceX

Tiểu hành tinh 2001 CA21 thu hút sự chú ý của ông vì tính toán ban đầu cho thấy nó đi theo lộ trình hiếm gặp, cắt qua vùng quỹ đạo của cả Trái Đất lẫn Sao Hỏa. Souza cho biết, dù các phép đo sau này đã tinh chỉnh đường bay thực sự của 2001 CA21, đường bay ban đầu trong lần Trái Đất - Sao Hỏa thẳng hàng tháng 10/2020 đã gợi ý về khả năng có những tuyến đường “cực ngắn” giữa hai hành tinh.

Theo Mashable, Souza đã dùng quỹ đạo lệch ban đầu này làm khuôn mẫu để thiết kế những lộ trình thực tế đến Sao Hỏa. Tính toán của ông cho thấy hành trình siêu nhanh, khoảng 34 ngày từ Trái Đất đến Sao Hỏa, khả thi về mặt hình học nếu tàu vũ trụ bay theo đường tương tự mặt phẳng quỹ đạo ban đầu của 2001 CA21. Tuy nhiên, đường bay này đòi hỏi tốc độ cất cánh khoảng 32,5 km/giây, vượt xa khả năng của tên lửa hiện nay, và tàu sẽ đến Sao Hỏa với tốc độ 108.000 km/h - quá nhanh để các hệ thống hạ cánh hiện nay có thể xử lý an toàn.

Souza tiếp tục nghiên cứu những lần Trái Đất - Sao Hỏa thẳng hàng vào năm 2027, 2029, 2031 và nhận thấy, chỉ lần thẳng hàng năm 2031 mới khả thi với công nghệ tương lai gần. Trong khung thời gian này, chuyến khứ hồi có thể hoàn thành chỉ trong 153 ngày. Cụ thể, tàu vũ trụ sẽ khởi hành ngày 20/4/2031 với tốc độ khoảng 27 km/giây, đến Sao Hỏa sau 33 ngày và hoạt động trên bề mặt hành tinh khoảng 30 ngày, rời đi ngày 22/6 và về Trái Đất vào 20/9.

Souza cũng tìm ra phương án tiết kiệm năng lượng hơn, yêu cầu phóng với tốc độ khoảng 16,5 km/giây cho hành trình kéo dài khoảng 226 ngày, vẫn nhanh hơn đáng kể so với các nhiệm vụ hiện nay.

Minh họa hình học của lộ trình 33 ngày (trái) và 90 ngày (phải) cho tàu vũ trụ bay đến Sao Hỏa. Ảnh: Acta Astronautica/Marcelo de Oliveira Souza

Ý tưởng này vẫn chủ yếu mang tính lý thuyết và khả năng hiện thực hóa phụ thuộc rất nhiều vào những chi tiết của nhiệm vụ như thiết kế tàu, tải trọng, khả năng đẩy. Tuy nhiên, nó vẫn hữu ích vì có thể giúp thu hẹp phạm vi tìm kiếm những lộ trình khả thi. Vận tốc yêu cầu cũng không chênh nhiều với vận tốc mà tàu thăm dò New Horizons của NASA đạt được khi phóng năm 2006, hướng đến Sao Diêm Vương. New Horizons đang giữ kỷ lục vật thể nhân tạo nhanh nhất phóng từ Trái Đất với vận tốc 16,26 km/giây.

Souza nhận định, những lộ trình đòi hỏi tốc độ cao như vậy có thể nằm trong tầm với của tên lửa thế hệ mới như Starship (SpaceX) hoặc New Glenn (Blue Origin).

Theo vnexpress.net