Vào thứ 2 ngày 6 tháng 8 năm 2012, con người sẽ đặt một cột mốc mới trong lịch sử khám phá không gian. Đúng 5:31 phút sáng giờ GMT (hay 12:31 giờ Việt Nam), phương tiện nghiên cứu khoa học vận hành bằng hạt nhân Curiosity sẽ tiếp cận sao Hỏa và bắt đầu một trong những cuộc đổ bộ phức tạp nhất từ trước đến nay. Chỉ có 2 trường hợp xảy ra, 1 là toàn thể nhân viên tại NASA sẽ vỡ òa sung sướng khi Curiosity gởi về những tín hiệu đầu tiên từ hành tinh đỏ hoặc tất cả sẽ chìm trong im lặng. Và chìa khóa để Curiosity đổ bộ thành công là lớp chắn nhiệt hoàn toàn mới lần đầu tiên được đưa vào thử nghiệm.
Sao Hỏa được mệnh danh là tam giác Bermuda của hệ Mặt Trời. Hơn một nửa các sứ mạng đều kết thúc với sự thất bại trong việc xâm nhập quỹ đạo hoặc tàu biến mất khi đang đáp xuống bề mặt hành tinh đỏ. Một trong những lý do là bầu khí quyển của sao Hỏa. Nếu như một tàu không gian đáp xuống Trái Đất, lực hút thấp của Mặt Trăng khiến việc đáp xuống trên các động cơ đẩy đơn giản như một cuộc diễn tập. Và khi bay xuyên qua bầu khí quyển Trái Đất, khí quyển còn giúp làm giảm tốc độ, đủ để phương tiện đáp xuống an toàn bằng cánh hoặc dù.
Xâm nhập khí quyển sao Hỏa:
Lớp khí quyển mỏng của sao Hỏa là trở ngại lớn nhất đối với mọi tàu thăm dò. Với áp suất chỉ bằng 1/100 khí quyển Trái Đất, mật độ thưa thớt của khí quyển sao Hỏa không đủ để làm giảm tốc độ lao xuống của tàu. Vì vậy, khi tiếp cận bầu khí quyển sao Hỏa ở tốc độ 21.250 km/h và chịu lực hãm hơn 10 g's, Curiosity sẽ được bảo vệ bởi lớp vỏ phi thuyền lớn nhất từng được chế tạo.
Trên thực tế, phương tiện xâm nhập của NASA sẽ bay xuyên qua bầu trời sao Hỏa, nghiêng theo một góc và được bảo vệ bởi tấm chắn nhiệt. Lớp vỏ phi thuyền sẽ sử dụng các đặc tính khí động học của tấm chắn và các động cơ đẩy nhỏ để biến cả phương tiện thành một vật thể chủ động với khả năng định hướng và thậm chí đảo theo hình chữ S để giảm tốc. Nguyên tắc này đã được sử dụng trên mô-đun chỉ huy của tàu Apollo nhưng đây là lần đầu tiên được áp dụng trong một sứ mạng khám phá hành tinh.
Tấm chắn nhiệt của phương tiện thăm dò Curiosity.
Chìa khóa để phương tiện thăm dò Curiosity chứa bên trong có thể sống sót là tấm chắn nhiệt với đường kính 4,5 m. Đây là kích thước tấm chắn lớn chưa từng thấy trong một sứ mạng vũ trụ. Với trọng lượng 899 kg, Curiosity là một robot thăm dò hoạt động bằng năng lượng hạt nhân, kích thước bằng xe SUV với nhiều trang thiết bị chuyên môn trong đó có một khẩu súng laser có thể làm bốc hơi đá. Để đáp xuống bề mặt hành tinh đỏ, nó cần một phương tiện xâm nhập đủ lớn và đủ chắc chắn với tổng trọng lượng là 2431 kg. Trong trường hợp này, Curiosity được bao bọc bởi một lớp vỏ phi thuyền trông giống như một cái bát úp ngược trên một cái dĩa. Cái dĩa này chính là tấm chắn nhiệt.
Tấm chắn nhiệt không chỉ lớn mà còn sở hữu thiết kế từng được sử dụng trên tàu thăm dò Stardust mang sứ mạng thu thập các mẫu vật từ đuôi của một sao chổi và gởi chúng trở lại Trái Đất. Nhiệt và áp lực mà tấm chắn phải chịu sẽ lớn hơn nhiều so với mọi tàu thăm dò sao Hỏa khác từng đối mặt với nhiệt độ lên đến 2100 độ C. Để bảo vệ, tấm chắn được chế tạo từ các tấm phenolic nhúng carbon ablator (PICA) do trung tâm nghiên cứu Ames của NASA phát minh. Mặc dù NASA thử nghiệm tấm chắn nhiệt bằng các mô hình thử nghiệm môi trường tốt nhất của khí quyền sao Hỏa, nhưng mô hình vẫn chỉ là mô hình, do đó, tấm chắn được phát triển với biên độ rủi ro rất lớn.
NASA hy vọng sẽ học được nhiều điều từ hiệu quả của tấm chắn và để thu được kinh nghiệm, tấm chắn đã được tích hợp gói trang thiết bị đổ bộ, giảm độ cao và xâm nhập của phòng thí nghiệm sao Hỏa (MEDLI). Đây là một gói gồm 14 bộ cảm biến với 7 cảm biến áp suất để ghi lại các dữ liệu khí quyển và 7 bộ cảm biến chứa nhiều cảm biến nhiệt độ. Do tấm chắn nhiệt hoạt đồng theo cách thức bong tách (cháy hết lớp này đến lớp khác) để bảo vệ phương tiện bên trong, các cảm biến nhiệt sẽ được đặt tại nhiều độ sâu khác nhau trong lớp chắn. Qua đó, sự hao mòn vật liệu có thể được nhận biết. Tất cả 14 bộ cảm biến được kết nối với một hộp điện tử để nhập dữ liệu vào tàu đổ bộ. Dự liệu sau đó sẽ được kết hợp với các thông tin thay đổi về tốc độ.
Từ dữ liệu này, các nhà khoa học và kỹ sư hy vọng không chỉ có được cái nhìn về bầu khí quyển sao Hỏa, họ còn có thể đánh giá hiệu quả của tấm chắn. Trong suốt quá trình đổ bộ, các phép đo được thực hiện 8 lần mỗi giây và được máy tính trên Curiosity ghi nhận liên tục.
24 giây sau khi dù được bung ra ở độ cao 11 km, tấm chắn nhiệt sẽ tự động tách rời, kết thúc nhiệm vụ bảo vệ của mình. Trong khi đó, phần còn lại gồm vỏ phi thuyền với hệ thống tên lửa đẩy cùng phương tiện thăm dò Curiosity sẽ hạ dần độ cao, đáp xuống bề mặt hành tinh đỏ. Các dữ liệu thu thập từ MEDLI sẽ được Curiosity lưu trữ và truyền tải về Trái Đất trong tháng đầu tiên sau khi đặt chân lên sao Hỏa.
Trong video dưới đây, các thành viên của NASA đã tiết lộ những thử thách mà Curiosity phải đối mặt khi đáp xuống hành tinh đỏ. Hy vọng mọi chuyện sẽ diễn ra suôn sẻ:
Quảng cáo
Theo: Gizmag
