LITTLETON, Colorado — Một tàu thăm dò quỹ đạo Mặt Trăng do trường đại học dẫn đầu được thiết kế để xác định chính xác vị trí của băng hoặc nước lỏng bị mắc kẹt trong các tảng đá trên bề mặt Mặt Trăng gần như đã sẵn sàng cất cánh.
Tàu Lunar Trailblazer dự kiến sẽ phóng trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX không sớm hơn ngày 26 tháng 2 từ Trung tâm vũ trụ Kennedy của NASA tại Florida. Tàu sẽ bay như một "chuyến đi chung" cùng với tải trọng chính — tàu đổ bộ lên Mặt Trăng Athena, do công ty Intuitive Machines của Houston chế tạo.
Tại đây, bên trong phòng sạch của Lockheed Martin, nơi tàu trải qua quá trình chải chuốt cuối cùng trước khi vận chuyển đến Mũi Canaveral, Lunar Trailblazer sử dụng nền tảng Curio mới của công ty hàng không vũ trụ này. Curio là một kiến trúc tàu vũ trụ vệ tinh nhỏ mới lạ và có thể mở rộng, được thiết kế để hỗ trợ thám hiểm không gian sâu và thăm dò các câu hỏi khoa học theo cách tiết kiệm chi phí.
Lunar Trailblazer do Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của NASA quản lý và do Viện Công nghệ California (Caltech) tại Pasadena đứng đầu. Bethany Ehlmann, giáo sư khoa học hành tinh tại Caltech, là nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh này.
Lockheed Martin đã phát triển và chế tạo tàu vũ trụ nặng khoảng 440 pound (200 kg), cũng như tích hợp các thiết bị khoa học của tàu. Đầu dò được trang bị hai mảng pin mặt trời có thể triển khai.
Liên quan: Tàu đổ bộ mặt trăng tư nhân Athena đến Florida trước khi SpaceX phóng vào ngày 26 tháng 2
Các thiết bị của Lunar Trailblazer sẽ nhìn vào các vùng tối vĩnh viễn của mặt trăng để phát hiện các bẫy lạnh cực nhỏ có kích thước nhỏ hơn một sân bóng đá. Hơn nữa, đầu dò cực-cực sẽ thu thập các phép đo tại nhiều thời điểm trong ngày trên các vùng có ánh sáng mặt trời, giúp các nhà nghiên cứu giải mã xem dấu hiệu nước trên bề mặt được chiếu sáng có thay đổi khi nhiệt độ bề mặt Mặt Trăng thay đổi hàng trăm độ trong suốt một ngày trên Mặt Trăng hay không.
"Lunar Trailblazer có nhiều điểm tương đồng với tàu vũ trụ GRAIL đã khám phá lực hấp dẫn của Mặt Trăng", Bronson Collins, kỹ sư trưởng của tàu vũ trụ Lunar Trailblazer cho biết.
Nhiệm vụ GRAIL ("Phòng thí nghiệm phục hồi trọng lực và bên trong") của NASA đã phóng hai tàu vũ trụ có tên là "Ebb" và "Flow" lên quỹ đạo Mặt Trăng vào năm 2011. Các đầu dò GRAIL cũng được Lockheed Martin thiết kế và chế tạo.
Lunar Trailblazer là một phần của chương trình Các nhiệm vụ sáng tạo nhỏ để khám phá hành tinh (SIMPLEx) của NASA, với mục tiêu thu thập dữ liệu khoa học khi tàu bay quanh mặt trăng. Tàu vũ trụ sẽ được vận hành bởi cả sinh viên Caltech và Pasadena City College tại Trung tâm Xử lý và Phân tích Hồng ngoại (IPAC) có trụ sở tại Caltech.
Trong lần tôi quan sát tàu vũ trụ trong phòng sạch vào ngày 23 tháng 1, Collins đã chỉ ra hai thiết bị khoa học Lunar Trailblazer: Thiết bị lập bản đồ Mặt trăng khoáng chất và chất dễ bay hơi có độ phân giải cao (HVM3) do JPL cung cấp và Thiết bị lập bản đồ nhiệt Mặt trăng (LTM), từ Đại học Oxford ở Anh.
"Toàn bộ nhiệm vụ khoa học thực sự được thực hiện bởi hai thiết bị này", Collins cho biết. Chúng được gắn trên bệ Curio kết hợp một bình nhiên liệu hình cầu lớn. "Nó sẽ tiêu thụ rất nhiều nhiên liệu đó khi bắt đầu nhiệm vụ để đến được Mặt trăng", ông nói với Space.com.
Tùy thuộc vào ngày phóng, Lunar Trailblazer sẽ đến Mặt trăng sau bốn đến bảy tháng kể từ khi cất cánh. Sau khi làm nhiệm vụ trên quỹ đạo Mặt trăng, nhiệm vụ dự kiến sẽ kéo dài một năm hoặc hơn. Khi Lunar Trailblazer kết thúc nhiệm vụ thám tử khoa học của mình, nó sẽ được cố tình đâm vào mặt trăng. Collins cho biết tuyến đường cuối vòng đời đó được dán nhãn là "xử lý bề mặt".
Liên quan: Các sứ mệnh lên mặt trăng: Quá khứ, hiện tại và tương lai
"Đây là tàu vũ trụ đầu tiên trong dòng Curio của chúng tôi và chúng tôi đã học được rất nhiều điều", Ryan Pfeiffer, giám đốc chương trình Lunar Trailblazer của Lockheed Martin cho biết. "Dòng sản phẩm đó nhằm mục đích cho phép tiếp cận không gian nhanh hơn, chi phí thấp hơn. Chúng tôi hy vọng đây là sản phẩm đầu tiên trong số nhiều sản phẩm khác."
Là một nhiệm vụ chi phí thấp, "tư thế rủi ro của chúng tôi lớn hơn một chút ở đây để cố gắng tiết kiệm một số ngân sách", Pfeiffer cho biết. Sự đánh đổi giữa việc tăng rủi ro và tiết kiệm đô la có nghĩa là Lunar Trailblazer thể hiện "kiến trúc tàu vũ trụ một dây".
Nói cách khác, tàu thăm dò không có sự dự phòng trong máy tính hoặc các bộ phận quan trọng khác của hệ thống bay. Ngoài ra, Lunar Trailblazer còn sử dụng các bộ phận và hệ thống thương mại có sẵn, không phải phần cứng được thiết kế riêng.
Pfeiffer cho biết các nhà khoa học rất muốn hiểu cách nước và các sản phẩm giống nước đóng băng, tan băng, di chuyển và bốc hơi trên Mặt Trăng. "Họ quan tâm đến tất cả những điều kiện đó để cố gắng hiểu cách nước hoạt động trên Mặt Trăng", ông nói.
Ở đây, trên Trái Đất, chúng ta hiểu khá rõ về chu trình nước, Pfeiffer nói thêm.
"Nhưng chỉ gần đây mới có một tia hy vọng rằng có nước trên Mặt Trăng", ông nói. "Hiện tại, điều này đã được xác nhận, nhưng chúng tôi không biết nó hoạt động như thế nào, tại sao nó lại ở đó và làm sao nó lại ở đó."
Tại Lockheed Martin, nhóm tàu vũ trụ Lunar Trailblazer đã đưa tàu vũ trụ lắp ráp hoàn chỉnh này qua quá trình thử nghiệm môi trường, Pfeiffer cho biết, bao gồm mô phỏng rung lắc mô phỏng những gì tàu quỹ đạo trên Mặt Trăng sẽ trải qua trong quá trình phóng.
"Môi trường Mặt Trăng thực sự là thách thức đối với "bay vào", Pfeiffer cho biết, xét đến việc tàu vũ trụ tiếp xúc với bức xạ mặt trời, cùng với sự phản xạ và phát xạ bức xạ từ chính mặt trăng. "Và nếu bạn đang ở trong nhật thực, lúc này thời tiết sẽ thực sự lạnh."
Lunar Trailblazer hiện đã đến Cape Canaveral. Nó được thiết lập để trải qua thời gian chuẩn bị tối thiểu và nhanh chóng, khởi động và tắt nguồn trước khi phóng, sạc pin và nạp nhiên liệu, sau đó tích hợp với bộ chuyển đổi đi chung Falcon 9.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Bản đồ đầu tiên về nước trên mặt trăng có thể giúp các phi hành gia Artemis sống ở cực nam của mặt trăng
— Các sứ mệnh Artemis trên mặt trăng của NASA có thể dựa vào việc sử dụng nước đá trên mặt trăng không?
— Lạnh như băng (mặt trăng): Bảo vệ các vùng cực của mặt trăng khỏi ô nhiễm
Whitley Poyser, giám đốc thám hiểm không gian sâu tại Lockheed Martin, cho biết Lunar Trailblazer sẽ tiến hành một loại thám hiểm "có hiểu biết hơn". Bà cho biết "Điều quan trọng đối với chúng ta là biết hệ mặt trời của chúng ta đã phát triển như thế nào theo thời gian" và "hệ thống Trái đất-mặt trăng của chúng ta đã phát triển như thế nào".
Việc đánh giá nguồn nước tiềm năng của mặt trăng có thể cung cấp khả năng sử dụng nguồn tài nguyên đó "và biết cách sử dụng tốt nhất", Poyser nói thêm. Công việc như vậy có thể giúp phát triển sự hiện diện bền vững của con người trên mặt trăng, một mục tiêu mà NASA hướng đến thông qua chương trình Artemis của mình.
Ngoài mặt trăng, con người có thể du hành đến sao Hỏa trong tầm tay. "Có rất nhiều điều chúng ta sẽ học được khi ở trên mặt trăng, để giúp chúng ta biết cách sống hiệu quả trên sao Hỏa", Poyser cho biết.
Tàu Lunar Trailblazer dự kiến sẽ phóng trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX không sớm hơn ngày 26 tháng 2 từ Trung tâm vũ trụ Kennedy của NASA tại Florida. Tàu sẽ bay như một "chuyến đi chung" cùng với tải trọng chính — tàu đổ bộ lên Mặt Trăng Athena, do công ty Intuitive Machines của Houston chế tạo.
Tại đây, bên trong phòng sạch của Lockheed Martin, nơi tàu trải qua quá trình chải chuốt cuối cùng trước khi vận chuyển đến Mũi Canaveral, Lunar Trailblazer sử dụng nền tảng Curio mới của công ty hàng không vũ trụ này. Curio là một kiến trúc tàu vũ trụ vệ tinh nhỏ mới lạ và có thể mở rộng, được thiết kế để hỗ trợ thám hiểm không gian sâu và thăm dò các câu hỏi khoa học theo cách tiết kiệm chi phí.
Lunar Trailblazer do Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của NASA quản lý và do Viện Công nghệ California (Caltech) tại Pasadena đứng đầu. Bethany Ehlmann, giáo sư khoa học hành tinh tại Caltech, là nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh này.
Lockheed Martin đã phát triển và chế tạo tàu vũ trụ nặng khoảng 440 pound (200 kg), cũng như tích hợp các thiết bị khoa học của tàu. Đầu dò được trang bị hai mảng pin mặt trời có thể triển khai.
Liên quan: Tàu đổ bộ mặt trăng tư nhân Athena đến Florida trước khi SpaceX phóng vào ngày 26 tháng 2
Các thiết bị của Lunar Trailblazer sẽ nhìn vào các vùng tối vĩnh viễn của mặt trăng để phát hiện các bẫy lạnh cực nhỏ có kích thước nhỏ hơn một sân bóng đá. Hơn nữa, đầu dò cực-cực sẽ thu thập các phép đo tại nhiều thời điểm trong ngày trên các vùng có ánh sáng mặt trời, giúp các nhà nghiên cứu giải mã xem dấu hiệu nước trên bề mặt được chiếu sáng có thay đổi khi nhiệt độ bề mặt Mặt Trăng thay đổi hàng trăm độ trong suốt một ngày trên Mặt Trăng hay không.
"Lunar Trailblazer có nhiều điểm tương đồng với tàu vũ trụ GRAIL đã khám phá lực hấp dẫn của Mặt Trăng", Bronson Collins, kỹ sư trưởng của tàu vũ trụ Lunar Trailblazer cho biết.
Nhiệm vụ GRAIL ("Phòng thí nghiệm phục hồi trọng lực và bên trong") của NASA đã phóng hai tàu vũ trụ có tên là "Ebb" và "Flow" lên quỹ đạo Mặt Trăng vào năm 2011. Các đầu dò GRAIL cũng được Lockheed Martin thiết kế và chế tạo.
Lunar Trailblazer là một phần của chương trình Các nhiệm vụ sáng tạo nhỏ để khám phá hành tinh (SIMPLEx) của NASA, với mục tiêu thu thập dữ liệu khoa học khi tàu bay quanh mặt trăng. Tàu vũ trụ sẽ được vận hành bởi cả sinh viên Caltech và Pasadena City College tại Trung tâm Xử lý và Phân tích Hồng ngoại (IPAC) có trụ sở tại Caltech.
Trong lần tôi quan sát tàu vũ trụ trong phòng sạch vào ngày 23 tháng 1, Collins đã chỉ ra hai thiết bị khoa học Lunar Trailblazer: Thiết bị lập bản đồ Mặt trăng khoáng chất và chất dễ bay hơi có độ phân giải cao (HVM3) do JPL cung cấp và Thiết bị lập bản đồ nhiệt Mặt trăng (LTM), từ Đại học Oxford ở Anh.
"Toàn bộ nhiệm vụ khoa học thực sự được thực hiện bởi hai thiết bị này", Collins cho biết. Chúng được gắn trên bệ Curio kết hợp một bình nhiên liệu hình cầu lớn. "Nó sẽ tiêu thụ rất nhiều nhiên liệu đó khi bắt đầu nhiệm vụ để đến được Mặt trăng", ông nói với Space.com.
Tùy thuộc vào ngày phóng, Lunar Trailblazer sẽ đến Mặt trăng sau bốn đến bảy tháng kể từ khi cất cánh. Sau khi làm nhiệm vụ trên quỹ đạo Mặt trăng, nhiệm vụ dự kiến sẽ kéo dài một năm hoặc hơn. Khi Lunar Trailblazer kết thúc nhiệm vụ thám tử khoa học của mình, nó sẽ được cố tình đâm vào mặt trăng. Collins cho biết tuyến đường cuối vòng đời đó được dán nhãn là "xử lý bề mặt".
Liên quan: Các sứ mệnh lên mặt trăng: Quá khứ, hiện tại và tương lai
"Đây là tàu vũ trụ đầu tiên trong dòng Curio của chúng tôi và chúng tôi đã học được rất nhiều điều", Ryan Pfeiffer, giám đốc chương trình Lunar Trailblazer của Lockheed Martin cho biết. "Dòng sản phẩm đó nhằm mục đích cho phép tiếp cận không gian nhanh hơn, chi phí thấp hơn. Chúng tôi hy vọng đây là sản phẩm đầu tiên trong số nhiều sản phẩm khác."
Là một nhiệm vụ chi phí thấp, "tư thế rủi ro của chúng tôi lớn hơn một chút ở đây để cố gắng tiết kiệm một số ngân sách", Pfeiffer cho biết. Sự đánh đổi giữa việc tăng rủi ro và tiết kiệm đô la có nghĩa là Lunar Trailblazer thể hiện "kiến trúc tàu vũ trụ một dây".
Nói cách khác, tàu thăm dò không có sự dự phòng trong máy tính hoặc các bộ phận quan trọng khác của hệ thống bay. Ngoài ra, Lunar Trailblazer còn sử dụng các bộ phận và hệ thống thương mại có sẵn, không phải phần cứng được thiết kế riêng.
Pfeiffer cho biết các nhà khoa học rất muốn hiểu cách nước và các sản phẩm giống nước đóng băng, tan băng, di chuyển và bốc hơi trên Mặt Trăng. "Họ quan tâm đến tất cả những điều kiện đó để cố gắng hiểu cách nước hoạt động trên Mặt Trăng", ông nói.
Ở đây, trên Trái Đất, chúng ta hiểu khá rõ về chu trình nước, Pfeiffer nói thêm.
"Nhưng chỉ gần đây mới có một tia hy vọng rằng có nước trên Mặt Trăng", ông nói. "Hiện tại, điều này đã được xác nhận, nhưng chúng tôi không biết nó hoạt động như thế nào, tại sao nó lại ở đó và làm sao nó lại ở đó."
Tại Lockheed Martin, nhóm tàu vũ trụ Lunar Trailblazer đã đưa tàu vũ trụ lắp ráp hoàn chỉnh này qua quá trình thử nghiệm môi trường, Pfeiffer cho biết, bao gồm mô phỏng rung lắc mô phỏng những gì tàu quỹ đạo trên Mặt Trăng sẽ trải qua trong quá trình phóng.
"Môi trường Mặt Trăng thực sự là thách thức đối với "bay vào", Pfeiffer cho biết, xét đến việc tàu vũ trụ tiếp xúc với bức xạ mặt trời, cùng với sự phản xạ và phát xạ bức xạ từ chính mặt trăng. "Và nếu bạn đang ở trong nhật thực, lúc này thời tiết sẽ thực sự lạnh."
Lunar Trailblazer hiện đã đến Cape Canaveral. Nó được thiết lập để trải qua thời gian chuẩn bị tối thiểu và nhanh chóng, khởi động và tắt nguồn trước khi phóng, sạc pin và nạp nhiên liệu, sau đó tích hợp với bộ chuyển đổi đi chung Falcon 9.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Bản đồ đầu tiên về nước trên mặt trăng có thể giúp các phi hành gia Artemis sống ở cực nam của mặt trăng
— Các sứ mệnh Artemis trên mặt trăng của NASA có thể dựa vào việc sử dụng nước đá trên mặt trăng không?
— Lạnh như băng (mặt trăng): Bảo vệ các vùng cực của mặt trăng khỏi ô nhiễm
Whitley Poyser, giám đốc thám hiểm không gian sâu tại Lockheed Martin, cho biết Lunar Trailblazer sẽ tiến hành một loại thám hiểm "có hiểu biết hơn". Bà cho biết "Điều quan trọng đối với chúng ta là biết hệ mặt trời của chúng ta đã phát triển như thế nào theo thời gian" và "hệ thống Trái đất-mặt trăng của chúng ta đã phát triển như thế nào".
Việc đánh giá nguồn nước tiềm năng của mặt trăng có thể cung cấp khả năng sử dụng nguồn tài nguyên đó "và biết cách sử dụng tốt nhất", Poyser nói thêm. Công việc như vậy có thể giúp phát triển sự hiện diện bền vững của con người trên mặt trăng, một mục tiêu mà NASA hướng đến thông qua chương trình Artemis của mình.
Ngoài mặt trăng, con người có thể du hành đến sao Hỏa trong tầm tay. "Có rất nhiều điều chúng ta sẽ học được khi ở trên mặt trăng, để giúp chúng ta biết cách sống hiệu quả trên sao Hỏa", Poyser cho biết.
