Tàu vũ trụ là những thứ tốn kém. Quy trình thiết kế, thử nghiệm và sản xuất chúng có thể tốn đến vài chục năm. Và sau đó, phần lớn các bộ phận của chúng nằm lại vũ trụ, ngoại trừ phần phi thuyền đưa phi hành đoàn trở về Trái Đất.
Vì sao chúng ta không chế tạo loại tàu vũ trụ có thể quay về Trái Đất sau khi thực hiện hết nhiệm vụ này để tiếp tục thực hiện một nhiệm vụ khác?
Những ý tưởng đầu tiên về các tàu vũ trụ giống với máy bay dân dụng đã được nhà khoa học người Đức Eugene Sanger nghĩ đến từ năm 1933.
Các ý tưởng này xâm nhập vào Mỹ vài chục năm sau đó. Đến năm 1959 và hầu hết thập niên 1960, Nasa và Không quân Hoa Kỳ với sự giúp đỡ của Sanger đã phóng thử nghiệm chiếc X-15.
Phi thuyền này không phóng thẳng lên trời như tên lửa hay máy bay mà được thả xuống từ một máy bay ném bom của không quân, chiếc B-52. Một khi đã được thả xuống, chiếc X-15 có thể sử dụng các động cơ tên lửa của mình để đạt được độ cao mà không quân xác định là thuộc về không gian, cách mặt đất 80,4 km.
Chiếc X-15 không bay vào quỹ đạo. Thế nhưng kể từ thập niên 1930, đây là thứ gần nhất với một phi thuyền vũ trụ cho đến khi Tàu Con thoi của Nasa được phóng đi vào năm 1981. Được công bố bởi Tổng thống Richard Nixon từ 10 năm trước đó, Tàu Con thoi hạ cánh như một máy bay, nhưng lại cất cánh như một tên lửa.
Thế nhưng giấc mơ chế tạo phi cơ bay trong vũ trụ có đầy đủ tiện nghi như một chiếc máy bay chở khách vẫn là điều xa vời, và đội Tàu Con thoi của Nasa đã bị đóng cửa vào năm 2011.
Một mẫu thiết kế tương tự của Liên Xô, chiếc Buran, cũng đã được bay thử nghiệm, nhưng cũng chưa bao giờ mang một phi hành đoàn nào bay vào quỹ đạo.
Thế nhưng bắt nguồn từ chương trình của Nasa vào những năm 1980, Cơ quan Không gian châu Âu (ESA) cũng bắt đầu thiết kế phi thuyền vũ trụ Hermes. Dựa trên thiết kế này, con tàu sẽ nặng 21 tấn và có khả năng chở theo ba phi hành gia và ba tấn hàng hoá vào quỹ đạo, ở độ cao 800km.
Thiết kế mới nhất của ESA, chiếc Space Rider, thì có phần kém tham vọng hơn, với trọng tải chỉ 800kg và có khả năng đạt độ cao 400km. Tuy nhiên nó lại cho thấy ý tưởng sản xuất các phi thuyền có khả năng tái sử dụng vẫn tiếp tục tồn tại.
Hermes không phải là dự án duy nhất. Công ty quốc phòng BAE Systems của Anh cũng đã thiết kế mẫu phi thuyền Hotol. Hotol có thể hoạt động như một chiếc máy bay dân dụng, xuất phát và hạ cánh trên đường băng. Chiếc Hermes thì phải được phóng đi từ tên lửa mới nhất của ESA, Ariane 5.
Hermes và Hotol chưa bao giờ được đưa vào sản xuất. Tuy nhiên, theo một nghĩa nào đó, những sáng kiến này không chết đi. Dự án mới nhất của ESA, Space Rider, sẽ được phóng đi trên tên lửa Vega nhỏ hơn.
Giống như chiếc IXV và Hermes, Space Rider sẽ được phóng đi từ vùng Guiana thuộc Pháp, nhưng nó sẽ đóng vai trò là một phòng thí nghiệm trong quỹ đạo nhằm thử nghiệm những thứ như các loại vật liệu. Các vật liệu được thử nghiệm sẽ được cho tiếp xúc với môi trường vũ trụ khi chiếc Space Rider mở cánh cửa ngăn chứa hàng.
“Nhiệm vụ chủ yếu của Space Rider là thử nghiệm một loạt các công nghệ sử dụng cho nhiều ứng dụng, từ quan sát Trái Đất đến robot khám phá vũ trụ, khoa học, viễn thông…,” người quản lý chương trình Space Rider của ESA, Giorgina Tumino, nói với BBC Future.
Dù Tumino và nhóm của ông làm việc trong dự án IXV và sau đó là Space Rider, vẫn còn có nhiều ý tưởng khác đến từ châu Âu.
Công ty Reaction Engines của Anh đã thiết kế một chiếc phi thuyền vũ trụ không người lái, Skylon, có khả năng phóng đi các vệ tinh. Trong khi đó Cơ quan Hàng không Vũ trụ Đức đã lên một ý tưởng có tên gọi SpaceLiner có khả năng chở theo hành khách. Tuy nhiên cả hai thiết kế này khó có khả năng được phóng lên quỹ đạo trước Space Rider.
Space Rider có thể được phóng đi vào năm 2020 hoặc 2021. Ngân sách thiết kế đã được 27 nước thành viên của ESA thông qua vào tháng 12 năm ngoái. Khoản tiền này sẽ giúp ESA hợp tác với Cơ quan Hàng không Vũ trụ của Ý, Cira, (đóng vai trò quản lý dự án), và Thales Alenia Space cũng như Lockheed Martin nhằm hoàn thiện thiết kế của chiếc phi thuyền này vào năm 2019.
Tuy nhiên những chuyến bay đầu tiên của phi thuyền này sẽ không rời khỏi vùng khí quyển của Trái Đất. Chiếc Space Rider đầu tiên sẽ được thả xuống vào năm 2019 bằng cả khinh khí cầu và trực thăng để thử nghiệm cách mà nó hạ cánh. Chiếc phi cơ sử dụng dù để giảm tốc độ. “Chúng tôi sẽ sử dụng hai loại thiết bị này để thử nghiệm hạ cánh tại đảo Santa Maria hoặc ở S-range (cơ sở bay thử nghiệm) ở Thuỵ Điển,” Tumino nói.
Khinh khí cầu sẽ được sử dụng để thử nghiệm việc hạ cánh bằng dù, trong khi trực thăng sẽ thử nghiệm khả năng tiếp cận đường băng để hạ cánh của Space Rider. Nasa đã thử nghiệm việc hạ cánh trên đường băng bằng dù với tàu vũ trụ Gemini vào những năm 1960 và đầu thập niên 1990, với dự án SpaceWedge, trước khi lặp lại với dự án X-38 vào năm 2000.
Những cuộc hạ cánh thử nghiệm như vậy đã từng được thực hiện với chiếc IXV, ở bang Arizona và trên đảo Sardinia ở Địa Trung Hải. Trong chuyến bay thử nghiệm vào tháng Hai năm 2015, chiếc IXV đã không tiến vào quỹ đạo mà chỉ bay trong 100 phút với vận tốc 7,5km/giây, với hành trình dài 25 nghìn km trước khi bung dù đáp xuống Thái Bình Dương.
Space Rider sẽ hạ cánh xuống một đường băng trên đảo Santa Mariam thuộc Đại Tây Dương. Tumino cho biết vị trí nằm giữa đại dương của hòn đảo này sẽ khiến đây là nơi lý tưởng để Space Rider hạ cánh khi trở về từ vũ trụ.
Tumino giải thích rằng Space Rider có thể lớn hơn chiếc IXV, vốn dài 4,4 mét. Ông tự tin rằng phi thuyền này sẽ đi vào hoạt động suôn sẻ vì nó dựa trên sự thành công của chiếc IXV. “Chúng tôi không phải đối mặt với quá nhiều sự bất định, chúng tôi chỉ cần lắp ráp mọi thứ lại với nhau để tối ưu chiếc phi cơ cho những nhiệm vụ phía trước,” ông nói.
“Tất cả mọi thứ đều nằm trong tầm tay và dễ thực hiện.”
Trong khi Space Rider sẽ hạ cánh trên đường băng, nó sẽ không cất cánh từ đường băng. Giống như Tàu Con thoi của Nasa, chiếc Space Rider sẽ được phóng đi trên một tên lửa với tên gọi Vega-C của ESA. Vega-C là phiên bản lớn nhất của loại tên lửa Vega do ESA sản xuất.
Space Rider cũng không phải là mẫu phi thuyền không giản duy nhất được phóng đi như vậy. Vào năm 2010, Không quân Hoa Kỳ đã phóng phi thuyền không gian không người lái X-37B lần đầu tiên bằng tên lửa Atlas V. Được chế tạo bởi Boeing, chiếc X-37B lớn hơn chiếc Space Rider rất nhiều, với chiều dài 9 mét, và có thể hoạt động trong không gian ít nhất là 270 ngày.
Space Rider là một chiếc phi thuyền không gian dân dụng và chỉ làm nhiệm vụ trong vài tháng. Khi cất cánh, cả chiếc Space Rider và X-37B sẽ được phóng kèm với tên lửa của chúng. Khi đã vượt ra khỏi khí quyển Trái Đất, một phần của tên lửa sẽ tách rời ra và rơi trở lại Trái Đất.
Hai chiếc phi thuyền này cũng được gắn pin năng lượng Mặt Trời để có thể tự nạp năng lượng khi đang hoạt động trong vũ trụ. Điều này giúp chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ dài hơn.
Các phi thuyền vũ trụ đều cần được sửa chữa trước khi có thể bay lại lần nữa, và Space Rider cũng vậy. Thế nhưng có lẽ chúng ta cuối cùng cũng đã có một loại phi thuyền có thể bay vào không gian, sau đó quay trở về để lại tiếp tục cất cánh trong những lần sau.
(Theo BBC News – Tiếng Việt)
