Sứ mệnh ESCAPADE: Cú bứt tốc kép quanh Trái Đất tới Sao Hỏa

Sứ mệnh ESCAPADE vừa hoàn tất chuỗi thao tác kích hoạt động cơ quanh Trái Đất vào ngày 09/11/2026. Cột mốc này mở ra hành trình bay 10 tháng để tiếp cận Sao Hỏa vào tháng 9 năm 2027. Phương pháp trợ lực hấp dẫn chủ động giúp tàu tiết kiệm tối đa nhiên liệu quý giá. Nhờ đó, dự án không bị lệ thuộc vào những khung thời gian phóng truyền thống.

Cú kích hoạt động cơ kép đưa sứ mệnh ESCAPADE rời xa Trái Đất

Theo thông cáo của UC Berkeley, trung tâm điều hành đã theo dõi sát sao cặp tàu này. Cả hai thiết bị đều kích hoạt hệ thống đẩy đúng thời điểm dự kiến. Tàu Blue bắt đầu đốt động cơ trong hơn 9 phút ở vị trí gần địa cầu. Độ cao khi động cơ khai hỏa đạt mức 1.700 km so với bề mặt hành tinh. Cú đẩy này đưa tàu vào quỹ đạo giao cắt trực tiếp với quỹ đạo Sao Hỏa.

Thao tác điều động chuẩn xác của cặp tàu Blue và Gold

Hai ngày sau đó, tàu Gold lặp lại thao tác tương tự quanh Trái Đất. Con tàu kích hoạt lực đẩy ở độ cao 1.000 km vào sáng sớm ngày 09/11/2026. Sự kiện diễn ra chuẩn xác trong niềm vui lớn của các kỹ sư điều hành. Thao tác này kết hợp khéo léo giữa lực hấp dẫn và động cơ phản lực. Vận tốc tổng hợp của hai tàu tăng vọt mà không tốn nhiều chất đẩy.

Đại diện NASA đánh giá đây là lần đầu tiên áp dụng kỹ thuật bay ngang đặc biệt này. Độc giả theo dõi chuyên mục Khoa học của Tức Thời có thể thấy rõ sự tiến bộ kỹ thuật.

Quỹ đạo chờ giúp sứ mệnh ESCAPADE vượt qua giới hạn phóng

Thông thường, các chuyến bay đến hành tinh đỏ đòi hỏi khung thời gian phóng rất khắt khe. Trái Đất và Sao Hỏa chỉ xếp thẳng hàng thuận lợi sau mỗi chu kỳ hơn hai năm. Nếu lỡ cơ hội này, mọi kế hoạch phóng đều phải hoãn lại nhiều năm. Tuy nhiên, sứ mệnh ESCAPADE đã tạo ra một bước ngoặt nhờ quỹ đạo chờ độc đáo.

Cơ chế bay quanh điểm cân bằng hấp dẫn Lagrange 2

Sau khi rời bệ phóng, hai con tàu không bay thẳng tới Sao Hỏa ngay lập tức. Chúng tiến vào quỹ đạo chờ hình quả đậu bao quanh điểm cân bằng Lagrange 2. Vị trí này nằm ở phía đối diện Mặt Trời so với Trái Đất của chúng ta. Cặp tàu kiên nhẫn duy trì vị trí tại đây suốt gần một năm dài. Chúng chờ thời điểm hai hành tinh đạt được góc lệch hình học lý tưởng nhất.

Khi thời cơ tới, hai con tàu quay trở lại mượn lực hấp dẫn của Trái Đất. Phương pháp này đem lại sự linh hoạt rất lớn cho toàn bộ chiến dịch không gian. Các kỹ sư không còn chịu áp lực về ngày phóng cố định ban đầu. Tàu có thể xuất phát sớm rồi ung dung chờ thời điểm tăng tốc tốt nhất.

Khu vực cân bằng Lagrange 2 hoạt động như một bến đỗ tự nhiên ngoài không gian sâu. Lực hấp dẫn cân bằng cho phép tàu duy trì vị trí với mức tiêu hao năng lượng tối thiểu. Cách tiếp cận này giúp các cơ quan vũ trụ sắp xếp kế hoạch phóng linh hoạt hơn.

Bầu khí quyển Sao Hỏa dưới góc nhìn từ sứ mệnh ESCAPADE

Mục tiêu khoa học lớn nhất là tìm hiểu cách gió Mặt Trời bào mòn khí quyển. Sao Hỏa từng có bầu khí quyển dày cùng nhiều hồ nước lỏng trên bề mặt. Tuy nhiên, từ trường cổ xưa suy yếu đã khiến gió Mặt Trời thổi bay khí quyển. Theo hồ sơ nhiệm vụ ESCAPADE của NASA, thời gian nghiên cứu chính kéo dài 11 tháng. Hai vệ tinh sẽ phối hợp theo một đội hình bay vô cùng nhịp nhàng.

Phối hợp hai góc quan trắc đồng thời trong không gian

Ban đầu, cặp tàu sẽ bay nối đuôi nhau trên cùng một quỹ đạo duy nhất. Cấu hình này giúp ghi nhận sự biến đổi của môi trường theo từng mốc thời gian. Sau đó, hai con tàu sẽ tách sang hai quỹ đạo hoàn toàn riêng biệt. Tàu thứ nhất hoàn thành một vòng quay quanh Sao Hỏa sau mỗi 8,5 giờ. Tàu thứ hai hoạt động gần bề mặt hơn với chu kỳ 9,5 giờ mỗi vòng. Thiết bị trên tàu sẽ đo đạc từ quyển Sao Hỏa. Dải độ cao khảo sát trải dài từ 160 km đến 10.000 km.

Quan trắc đồng thời tại hai điểm giúp phân biệt rõ các hiện tượng tự nhiên. Nhà khoa học sẽ biết biến động do gió Mặt Trời hay do phản ứng từ quyển. Đây là giải pháp đột phá giúp giới nghiên cứu giải mã chính xác cơ chế tương tác phức tạp.

Trái Đất sở hữu từ trường toàn cầu nhờ lõi kim loại nóng chảy. Ngược lại, Sao Hỏa chỉ còn những vùng từ trường cục bộ trong lớp vỏ đá. Cấu trúc từ trường lai này khiến khí quyển dễ bị bóc tách khi gặp bão Mặt Trời. Dữ liệu từ hai góc nhìn sẽ tái hiện chân thực quá trình thất thoát khí quyển.

Bài toán tối ưu nhiên liệu của sứ mệnh ESCAPADE

Mỗi tàu vũ trụ trong sứ mệnh ESCAPADE sở hữu kích thước vô cùng nhỏ gọn. Khối lượng rỗng của mỗi thân tàu chỉ đạt 209 kg trước khi nạp nhiên liệu. Khi bơm đầy các thùng chứa, khối lượng toàn phần của tàu đạt mức 535 kg. Điều này có nghĩa là mỗi chiếc tàu mang theo 326 kg chất đẩy phản lực.

Thiết kế tinh gọn cho các chuyến bay liên hành tinh

Lượng nhiên liệu nói trên chiếm khoảng 61% tổng khối lượng của con tàu khi phóng. Tỷ lệ chất đẩy cao là yếu tố thiết yếu cho các thao tác hãm tốc sau này. Khi tiếp cận Sao Hỏa, mỗi tàu sẽ đốt động cơ trong khoảng 11 phút. Thao tác này giúp tàu tiến vào quỹ đạo thâu tóm ban đầu kéo dài 60 giờ mỗi vòng.

Việc thu gọn kích thước thân tàu xuống mức tối thiểu đem lại lợi ích kép cho toàn bộ dự án. Trọng lượng nhẹ giúp giảm chi phí phóng ban đầu xuống mức hợp lý. Cấu tạo tinh giản cũng giúp hệ thống phản lực điều phối hướng bay chính xác hơn trong không gian sâu.

Hành trình tiếp theo trên không gian sâu hướng tới Sao Hỏa

Theo báo cáo từ NASA Science, cặp tàu đang băng qua không gian an toàn. Trong 10 tháng bay tới đích, hệ thống sẽ thực hiện một số đợt hiệu chỉnh nhỏ. Mục tiêu là bảo đảm cả hai tàu tiếp cận mục tiêu vào tháng 9 năm 2027.

Sứ mệnh cũng tận dụng chuyến hành trình để thu thập dữ liệu quý giá. Cảm biến sẽ liên tục ghi nhận trạng thái gió Mặt Trời trong không gian sâu. Kết quả thu được từ sứ mệnh ESCAPADE sẽ hỗ trợ đắc lực cho các chuyến bay có người lái.

Thành công của chuyến bay mở ra tiền lệ mới cho ngành khoa học vũ trụ. Kỹ thuật bay chờ kết hợp trợ lực Trái Đất giúp chi phí tiếp cận Sao Hỏa giảm đáng kể. Cột mốc tiếp theo đáng chờ đợi là tháng 9 năm 2027. Khi đó, hai con tàu sẽ bước vào thao tác hãm tốc chinh phục quỹ đạo Sao Hỏa.

Nguồn tham khảo

• UC Berkeley: Berkeley’s ESCAPADE spacecraft say goodbye to Earth. Next stop: Mars
• NASA Science: NASA’s ESCAPADE Completes Powered Earth Flybys, Now En Route to Mars
• NASA Science Mission: ESCAPADE Mission Overview
• Space.com: NASA’s twin ESCAPADE Mars probes slingshot around Earth in unprecedented double ‘gravity assist’