NASA sẽ dùng robot tìm nước và băng trên Mặt Trăng năm 2023

Robot dự kiến hạ cánh tại cực nam của Mặt Trăng trong khuôn khổ chương trình Artemis của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) để tìm kiếm băng nước mà các nhà khoa học cho là đang lẩn trốn trong vùng tối, theo bản tin đăng trên website của trường Đại học John Hopkins hôm 28/6.

Các nhà khoa học cũng tin rằng nguồn nước kia sẽ giúp duy trì sự sống cho con người khám phá Mặt Trăng một ngày nào đó hoặc dùng nó làm bệ phóng cho các chuyến thám hiểm không gian xa hơn.

Gần đây NASA đã chọn Kevin Lewis, một phó giáo sư tại khoa Khoa học Trái đất và các hành tinh ở trường Krieger và là người đã từng làm các dự án liên quan đến Sao Hỏa, làm người đồng sự điều tra trong dự án với Mặt Trăng.

Ông dự định sẽ khám phá địa chất lớp dưới bề mặt của Mặt Trăng từ văn phòng mình ở Olin Hall bằng cách sử dụng hệ thống điều hướng của robot.

“Tôi đã từng làm trong các dự án khác với robot, nhưng mà ở Sao Hỏa, cho nên Mặt Trăng là điều hơi mới mẻ đối với tôi”, bản tin dẫn lời Lewis. “Chúng tôi sẽ nhìn vào bên trong phần tối chưa từng có ánh sáng Mặt Trời chứ đừng nói là do con người nhìn thấy. Bề mặt của nó có thể rất khác so với những bức ảnh ta từng thấy về Mặt Trăng.”

Khô hơn cả sa mạc

Phần lớn Mặt Trăng hoàn toàn không có nước. Lý do là từ sự hình thành của vệ tinh này: trong một vụ va chạm lớn giữa tiền Trái Đất và một vật thể có kích cỡ ngang Sao Hỏa. Nhiệt độ khi đó cao đến mức không chỉ làm tan chảy, mà thậm chí còn có thể làm bốc hơi đá, tạo ra một đám mây hơi đá quay quanh Trái Đất. Đám hơi dần dần hợp lại để hình thành Mặt Trăng.

Mức nhiệt độ cao đó cũng đủ để làm biến mất kể cả những vết tích nước còn sót lại ở trong đá như ở trên Trái Đất. Nhưng qua thời gian, sao băng và sao chổi chứa băng nước va chạm với Mặt Trăng và khiến những phân tử nước rải quanh bề mặt.

Mặt Trời có góc chiếu dốc vào Mặt Trăng, tạo nên phần bóng tối dài. Điều này có nghĩa là có những hố ở vùng cực không có chút ánh sáng nào. Khi những phân tử nước tình cờ lạc vào một trong số những vùng không được chiếu sáng này, nơi mà nhiệt độ thuộc dạng thấp nhất trong hệ Mặt Trời với chỉ tầm 10 độ trên nhiệt độ không tuyệt đối, thì nhiệt năng của các phân tử bị hút đi và chúng sẽ bị kẹt ở trên bề mặt.

“Do vậy, dần dần bạn có thể tích được một mỏ băng ở những vùng bị tối vĩnh viễn này, đây gần như có thể là nguồn nước duy nhất ở trên cả Mặt Trăng”, Lewis nói.

Thám hiểm Mặt Trăng

VIPER (viết tắt của Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) là một con tàu robot có kích cỡ như một chiếc xe chạy trong sân golf được thiết kế dành cho những môi trường khắc nghiệt và bí ẩn ở cực Nam Mặt Trăng.

Con tàu sẽ di chuyển hàng km trong vài ngày mặt trăng (tương đương với 100 ngày ở Trái đất) và sẽ đánh giá từ dạng của nước cho đến số lượng, xác minh liệu nước đó là sương ở bề mặt hay là băng ở sâu bên trong, và liệu có phải có nơi sẽ có nhiều nước hơn chỗ khác không.

VIPER hiện đang được lắp ráp tại Trung tâm vũ trụ Johnson của NASA ở Houston, và sẽ được tùy chỉnh theo các điều kiện cụ thể nó sẽ phải đương đầu ở cực Nam Mặt Trăng. Trong đó có đất ở hố va chạm với nhiều mức độ nén, cần tới 4 loại bánh xe được điều khiển độc lập có thể xử lý dốc từ 25-30 độ.

Trên Mặt Trăng còn có sự thay đổi nhiệt độ rất mạnh, ban ngày dưới ánh nắng từ 107 độ C tới -240 độ C (225 độ F đến -400 độ F) ở những phần tối; hình dạng hộp của VIPER giúp bảo vệ các công cụ, và các thiết bị công nghệ độ chính xác cao đang được kiểm tra đo lường lại để chống lại sự thay đổi trên.

Ngoài ra còn có bóng tối, do đó phải có những chiếc đèn pha lần đầu tiên được sử dụng trên một con tàu thám hiểm để soi sáng những nơi chưa từng được thấy ánh Mặt Trời trên Mặt Trăng.

Và rồi còn những mâu thuẫn: các nhà khoa học muốn VIPER phải dành thời gian ở trong bóng tối, nhưng con tàu cũng cần phải leo ra khỏi các hố va chạm để sạc pin định kỳ dưới ánh sáng Mặt Trời. Hầu hết các bảng pin mặt trời của con tàu rover được đặt trên nóc, nhưng góc chiếu của Mặt Trời lên Mặt Trăng khiến cho bảng pin của VIPER phải đặt ở 2 bên sườn.

Nhiệm vụ

NASA đã chọn 8 người điều tra nghiên cứu mới cho con VIPER để đưa ra những ý tưởng mới và chia sẻ kinh nghiệm cho đội nghiên cứu. Những điều tra từ Lewis đã đem lại công cụ khoa học hoàn toàn mới cho việc thăm dò Mặt Trăng.

Để theo dõi vị trí và hướng của VIPER, nó được trang bị những cảm biến gia tốc - thiết bị thường được dùng để xác định những thay đổi về vị trí và độ nghiêng của tàu. Đây là những công cụ mà Lewis dự định sẽ thiết kế lại công dụng cho nghiên cứu của mình. Những cảm biến này siêu nhạy, chúng có thể phát hiện những thay đổi rất nhỏ ở trọng lực ta có thể thấy khi đứng trên một vỉa quặng sắt trong lòng đất.

“Phép phân tích trọng trường đã được sử dụng để thăm dò trên Trái Đất; bạn có thể nhìn vào những độ dị thường của trọng lực và nó sẽ cho bạn biết một điều gì đó về địa chất ở lớp dưới bề mặt”, Lewis nói. “Chúng tôi làm như thế ở sao Hỏa và đã tìm được độ chặt của đá lớp dưới bề mặt mà chúng tôi lái qua. Chúng tôi sẽ tiếp tục làm vậy ở trên Mặt Trăng và cố gắng tính ra độ chặt của lớp đất mặt và tìm kiếm bất kỳ dị thường nào về mặt địa chất.”

VIPER là một phần trong khuôn khổ của chương trình Artemis của NASA, một quá trình bao gồm nhiều giai đoạn để đưa con người trở lại Mặt Trăng. Artemis I sẽ là tên lửa thử đầu tiên chở người, dự kiến sẽ phóng trong năm nay. Artemis II dự kiến vào quỹ đạo Mặt Trăng năm 2023. Artemis III dự định sẽ đưa con người hạ cánh xuống bề mặt Mặt Trăng năm 2024.

Là thành viên của đội khoa học, Lewis không tham gia vào quá trình xây dựng VIPER hay trực tiếp điều khiển bất cứ thứ gì trong nhiệm vụ. Nhưng kể từ khi gia nhập thì ông đã tham gia vào các chiến dịch được mô phỏng, nơi cả đội tập luyện sử dụng công nghệ của tàu rover và đưa ra những lựa chọn mà sẽ cần phải quyết định ngay lập tức.

Nhiệm vụ đang dần trở thành sự thật. “Thật thú vị khi tìm kiếm nước mà một ngày nào đó các nhà thám hiểm có thể sử dụng”, Lewis nói. “Tìm thấy nước ở Mặt Trăng mà một ngày nào đó họ có thể uống một chai - đó là điều thật kinh ngạc. Và tất nhiên sẽ còn cả những khám phá về mặt địa chất: lịch sử của Mặt Trăng và sự tiến hóa về nhiệt và địa chất của vỏ Mặt Trăng là những vấn đề rất thú vị.”

Tác giả: Quang Hưng (dịch)

Nguồn: John Hopkins University