Xe tự hành sao Hỏa Curiosity (1 of 2)

Tác giả vốn có một ham thích những trò liên quan đến thiên văn. Nhân dịp xe Curiosity đổ bộ thành công lên bề mặt sao Hỏa, điểm lại những thành tựu liên quan đến xe tự hành.

Những ai có tìm hiểu đôi chút về xe tự hành mà loài người phóng lên, hẳn đều nghe nói đến hai xe Lunokhod 1 và Lunokhod 2 của Liên Xô phóng lên mặt trăng. Cho dù kỹ thuật lúc đó còn thô sơ, Liên Xô đã làm cho Mỹ phải kính nể đôi phần. Khối lượng mỗi xe tự hành của này đều xấp xỉ 800kg (hơn kém đôi chút), phóng vào đầu những năm 197x, trong khi xe Pathfinder (1996) chỉ có hơn 10kg, xe Spirit với Opportunity (2003) chỉ dưới 200kg. Đến xe Curiosity, Mỹ mới lập một kỷ lục mới về khối lượng, khi xe nặng gần 900kg (chỉ nói khối lượng của xe tự hành, không kể khối lượng module đổ bộ).

Cho đến nay, Lunokhod 2 vẫn là xe giữ kỷ lục về hành trình xa nhất, lên tới ~37km. Hy vọng Mỹ có thể đưa xe Curiosity phá được kỷ lục này.

Về phương thức đổ bộ, ngày nay các chương trình không gian có nhiều lựa chọn hơn trước kia. Những trạm đổ bộ thế hệ đầu tiên không có khả năng tái lập trình sau khi rời bệ phóng. Mọi thứ nhất nhất được mã cứng (hard-coded) trong máy tính, đến ngày nào giờ nào làm gì là làm nấy. Cho dù phát hiện sai sót sau khi phóng cũng đành chịu. Ngày nay, các trạm đổ bộ đều có thể điều chỉnh chương trình theo dữ liệu thực, thu thập tại chỗ hoặc theo lệnh mặt đất. Ví dụ nếu gặp bão tại địa điểm hạ cánh dự kiến, tàu đổ bộ có thể nghỉ trên quỹ đạo vài ngày, chờ cho tan bão rồi mới hạ. Hoặc trong lúc trên đường đến sao Hỏa, trung tâm điều khiển vẫn có thể cập nhật bản vá lỗi và diệt virus định kỳ.

Trong quá trình đổ bộ, hãm phanh và tiếp đất là khâu quan trọng nhất. Đương nhiên khi tiến hành thám hiểm, người ta muốn chọn chỗ tiếp giáp nhiều loại địa hình đa dạng để có thể làm nhiều thí nghiệm khác nhau mà không phải di chuyển nhiều. Nhưng rủi ro lao vào vách núi như Sukhoi Superjet 100 lại rất cao, vì đương nhiên không thể lái một trạm đổ bộ lao vài chục ngàn km/h hạ xuống một khu vực như cái sân bóng đá được. Vì thế, các nhà khoa học buộc phải chọn những bãi phẳng như sa mạc, bù lại cho sự an toàn thì không có nhiều thứ để nghiên cứu. Ai xem phim Apollo 13 hẳn còn nhớ, khi quay về họ đã lái tàu hạ xuống biển cho dễ. Không ai dám lái một con tàu trị giá 2.5 tỷ USD vào nơi nguy hiểm, thà chỉ nghiên cứu vớ vẩn cho lành, mà vẫn được tiếng là thành công!

Về cơ bản, để hãm khi trạm ở tốc độ cao có thể dùng dù hoặc tên lửa đẩy ngược. Khi tiếp đất, các nhà khoa học dùng tên lửa hãm hoặc dùng bóng hơi cho nảy tưng tưng. Hai xe Lunokhod đều dùng tên lửa hãm toàn bộ, lý do dễ hiểu vì mặt trăng không có không khí cho dù hoạt động. Các xe Pathfinder / Spirit và Oppty dùng lần lượt cả 3 loại, dù, tên lửa hãm và bóng hơi. Xe Curiosity dùng dù hãm ở tốc độ cao, rồi dùng tên lửa đẩy ngược ở tốc độ thấp hơn, cuối cùng là tiếp đất nhẹ bằng cách thả dây từ cần cẩu bay.

Phương thức dùng cần cẩu bay cho phép hạ xe xuống đúng điểm cần thiết, với sai số tối thiểu do cần cẩu bay có thể đứng cân bằng trên không. Phương thức tiếp đất bóng hơi là chuối nhất, vì các bóng hơi khi va đập sẽ chuyển hướng không kiểm soát được. Từng có một phim viễn tưởng đưa người lên sao Hỏa, các bạn phi hành gia bị lộn nhào trong module đến nỗi gãy cả xương sườn vì có một bóng hơi nổ khi tiếp đất (Red Planet năm 2000). Một lý do khác, có lẽ chưa thể chế tạo bóng hơi đủ bền cho cỗ xe gần 1 tấn này!

Xem tiếp:
 
* Xe tự hành sao Hỏa Curiosity (phần 2)