Không gian

(SPACE X MADE HISTORY TODAY)

Story by

The National Interest

October 13, 2024 

Sự ra mắt của Starship là một cột mốc thú vị hướng tới việc khám phá thêm hệ mặt trời.

Ảnh: Aqeela Image/ Shutterstock.com.

Sáng nay, SpaceX của Elon Musk đã phóng thành công (successfully launched) hỏa tiễn có tên "Starship" từ một địa điểm gần Brownsville, Texas.  

SpaceX đã lên kế hoạch đưa hỏa tiễn đẩy giai đoạn đầu tiên khổng lồ của "Starship", được gọi là "Super Heavy", trực tiếp trở lại bệ phóng của mình và chụp nó bằng cánh tay "đũa" (chopstick) của tháp phóng trong một cuộc diễn tập chưa từng có. Bảy phút sau khi phóng, Super Heavy hạ cánh với độ chính xác cao trong các cánh tay kim loại của tháp phóng Mechazilla. Sau khi thực hiện các thao tác, Starship đã hạ cánh xuống biển. Đây là một khoảnh khắc lịch sử trong biên niên sử du hành vũ trụ (space travel).

Starship là một tàu vũ trụ bậc nhất và là một kỳ quan của kỹ thuật hiện đại. Như chuyên gia vũ trụ Eugen Reichl đã nói trong một cuộc phỏng vấn với tác giả:

“Hầu như không ai nhận ra tàu vũ trụ này thực sự mang tính cách mạng như thế nào. Starship sẽ thống trị vận tải vũ trụ trong phần còn lại của thế kỷ XXI. Nó rất lớn, nhưng rẻ để xây dựng, nó làm mờ ranh giới giữa hàng không vũ trụ truyền thống và đóng tàu, và dựa trên những ảnh hưởng từ kỹ thuật xe hơi. Nó rất linh hoạt. Nó sẽ được xây dựng trong một loạt các cấu hình và có tiềm năng mở ra toàn bộ hệ mặt trời cho con người khám phá”.

Cái tên "Starship" hơi khó hiểu vì nó đề cập chung đến cả hỏa tiễn Super Heavy (hoặc hỏa tiễn đẩy) giai đoạn đầu tiên (71 mét) và tàu vũ trụ Starship thực tế — giai đoạn thứ hai dài năm mươi mét (fifty-meter) của hỏa tiễn.

Trước Starship, hỏa tiễn Saturn V là hỏa tiễn lớn nhất và mạnh nhất trong lịch sử. Nó được sử dụng để vận chuyển những người đầu tiên lên Mặt trăng trong sứ mệnh Apollo 11 năm 1969. Cao khoảng 110 mét, Saturn V chỉ nhỏ hơn một chút so với các phiên bản nguyên mẫu mới nhất của Starship, có chiều cao 121 mét và sau đó sẽ đạt chiều cao 150 mét. Bao gồm ba tầng hỏa tiễn, Saturn V có một viên nang Apollo nhỏ ở trên cùng có chiều cao chỉ 3,2 mét và cung cấp không gian cho ba phi hành gia.

Với trọng lượng khoảng 5.000 tấn (5,000 metric tons), Starship nặng hơn gấp đôi so với Saturn V, có thể vận chuyển ba phi hành gia lên Mặt trăng. Tuy nhiên, Starship được thiết kế để vận chuyển tới 100 người lên sao Hỏa.

Tất nhiên, sẽ mất một thời gian trước khi tầm nhìn này trở thành hiện thực. Musk đã thiết kế Starship đủ lớn để chứa các khu vực chung và phòng tập thể dục, giúp du hành không gian thoải mái hơn nhiều so với khoang chính chật chội của tàu Apollo. Mức độ thoải mái này là điều cần thiết vì việc đến sao Hỏa có thể mất bảy tháng, so với độ dài tám ngày của sứ mệnh hạ cánh xuống Mặt trăng ban đầu.

Tính năng đặc biệt nhất của Starship là khả năng tái sử dụng. Giống như tất cả các hỏa tiễn khác cùng thế hệ, Saturn V chỉ có thể được sử dụng một lần, điều này khiến nó rất tốn kém. Hãy tưởng tượng nếu mọi phi cơ phải bị loại bỏ sau một chuyến bay duy nhất - du lịch hàng không sẽ nằm ngoài tầm với của đại đa số mọi người.   

Đây là lý do tại sao Elon Musk đã dành rất nhiều thời gian để bảo đảm hỏa tiễn của mình có thể tái sử dụng. Ông đã đạt được một phần thành công với tàu sân bay tiêu chuẩn của mình, Falcon 9. Hỏa tiễn đẩy giai đoạn đầu tiên và tàu vũ trụ quỹ đạo giai đoạn hai của Starship đều có thể tái sử dụng. Hỏa tiễn đẩy trở về Trái đất ngay sau khi phóng, cho phép tái sử dụng trong các nhiệm vụ trong tương lai. Tương tự, giai đoạn thứ hai có thể quay trở lại Trái đất sau khi nhiệm vụ của nó hoàn thành, cho dù đó là giờ, ngày, tuần hoặc tháng sau khi phóng. Một số phiên bản sẽ không bao giờ quay trở lại Trái đất nữa. Chúng sẽ vẫn được trang bị phù hợp tại các điểm đến cuối cùng như modul trạm vũ trụ, trạm tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo Trái đất, phương tiện tàu con thoi hoặc làm căn cứ cố định trên Mặt trăng, Sao Hỏa, tiểu hành tinh hoặc xa hơn nữa.

Một tính năng sáng tạo khác giúp tăng cường khả năng tái sử dụng của tàu vũ trụ Starship là quá trình tái nhập và hạ cánh độc đáo của nó. Starship (tức là tầng trên) sử dụng kỹ thuật "hạ cánh bụng mềm" (belly flop landing), kết hợp thao tác quay đầu khi kết thúc việc hạ cánh trở lại mặt đất một cách an toàn. Cuộc diễn tập này liên quan đến việc tàu vũ trụ quay trở lại bầu khí quyển ở góc tiếp cận cao, tương tự như tàu con thoi, để tăng lực cản không khí và giảm tốc độ trước khi hạ xuống theo chiều ngang qua bầu khí quyển. Ngay trước khi đến tháp bắt, Starship sử dụng các bề mặt điều khiển và bộ đẩy để thẳng lên và thực hiện hạ cánh thẳng đứng. Phương pháp này không chỉ làm giảm căng thẳng cho tấm chắn nhiệt mà còn bảo đảm hạ cánh có kiểm soát và an toàn mà không cần thêm cơ chế hạ cánh hoặc thiết bị trong tàu vũ trụ.

Mục tiêu của Musk là hợp lý hóa quá trình tiếp nhiên liệu, tân trang và khởi động lại tàu vũ trụ, tương tự như hiệu quả cao của du lịch hàng không thương mại. Để theo đuổi mục tiêu này, ông đã phát minh ra một số thiết bị đáng kinh ngạc. Ví dụ, Starship sẽ bị bắt bởi hai cánh tay robot khổng lồ (two giant robotic arms) gắn vào tháp cất cánh và hạ cánh dài 146 mét (146-meter take-off). Những cánh tay này mở ra và đóng lại để nắm chặt tàu vũ trụ Super Heavy hoặc Starship trong một chuỗi hạ cánh được dàn dựng cẩn thận. Tàu vũ trụ phải được điều động chính xác về phía cánh tay mở để đến đúng vị trí để chụp. Ngay khi chiếc xe đã đến một hộp chụp ảo, các cánh tay nhanh chóng đóng lại để cố định tàu vũ trụ. Cơ chế này cho phép cả hai giai đoạn của Starship được tái sử dụng nhanh chóng, vì nó loại bỏ sự cần thiết của các hệ thống hạ cánh hạng nặng và gia cố cấu trúc thường được yêu cầu để hạ cánh.

Động cơ của Starship cũng cực kỳ mạnh mẽ, như Reichl giải thích: "Khi tất cả ba mươi ba động cơ đang chạy, tổng lực đẩy của ngay cả các phiên bản trước loạt cao gấp đôi lực đẩy đạt được trong các chuyến bay mặt trăng Apollo."

Điều cũng mới: các động cơ Raptor của Space X của ông được cung cấp nhiên liệu bằng methane lỏng và oxy lỏng (liquid methane and liquid oxygen.) Musk chọn khí methane vì nó có thể được chiết xuất trên sao Hỏa. Điều này sẽ làm giảm đáng kể lượng nhiên liệu mà Starship cần mang theo. Musk đang có kế hoạch gửi một hỏa tiễn không người lái lên sao Hỏa, nơi sẽ tạo ra nhiên liệu methane tại chỗ. Nhiên liệu này sau đó sẽ được sử dụng để tiếp nhiên liệu cho một hỏa tiễn có người lái tiếp theo cho hành trình trở về Trái đất. Methane có thể được tổng hợp trên sao Hỏa bằng quy trình Sabatier (Sabatier process), kết hợp CO2 từ bầu khí quyển sao Hỏa với hydro.

Trong khi Starship có một loạt các ứng dụng tiềm năng, bao gồm các hành trình đến và đi từ Mặt trăng, toàn bộ thiết kế cuối cùng tập trung vào một mục tiêu duy nhất: vận chuyển số lượng lớn người lên sao Hỏa. Musk đã liên tục nhấn mạnh tầm nhìn của mình về các chuyến bay thường xuyên đến sao Hỏa vào giữa thế kỷ 21, với mục đích cuối cùng là thiết lập một thuộc địa thịnh vượng với 1 triệu người trên Hành tinh Đỏ.

Viết bởi Rainer Zitelma

Rainer Zitelmann là tác giả của cuốn sách Sức mạnh của chủ nghĩa tư bản (The Power of Capitalism ) và Bảo vệ chủ nghĩa tư bản (In Defense of Capitalism).

Space

SPACE X MADE HISTORY TODAY

Story by

The National Interest

October 13, 2024 

The launch of Starship is an exciting milestone toward further exploration of the solar system.

Image: Aqeela Image/ Shutterstock.com. 

This morning, Elon Musk’s SpaceX successfully launched a rocket dubbed “Starship” from a site near Brownsville, Texas. 

SpaceX planned to bring the huge first-stage booster of “Starship,” called the “Super Heavy,” directly back to its launch pad and capture it with the “chopstick” arms of the launch tower in an unprecedented maneuver. Seven minutes after launch, the Super Heavy landed with pinpoint precision in the Mechazilla launch tower’s metal arms. After performing maneuvers, Starship landed in the sea. This is a historic moment in the annals of space travel. 

Starship is a superlative spacecraft and a marvel of modern engineering. As space expert Eugen Reichl said in an interview with the author:

"Almost nobody realizes just how revolutionary this spacecraft really is. Starship will dominate space transport for the rest of the twenty-first century. It’s huge, yet cheap to build, it blurs the lines between traditional aerospace and shipbuilding, and draws on influences from automotive engineering. It is versatile. It will be built in a wide range of configurations and has the potential to open up the entire solar system to human exploration".

The name “Starship” is somewhat confusing as it collectively refers to both the first-stage Super Heavy (or booster) rocket (71 meters) and the actual Starship spacecraft—the rocket’s fifty-meter second stage. 

Before Starship, the Saturn V rocket was the largest and most powerful rocket in history. It was used to transport the first humans to the Moon in the 1969 Apollo 11 mission. Standing approximately 110 meters tall, Saturn V was only slightly smaller than the latest prototype versions of Starship, which measure 121 meters and will later reach 150 meters in height. Comprised of three rocket stages, Saturn V featured a small Apollo capsule at the top that measured just 3.2 meters in height and provided space for three astronauts. 

With its weight of about 5,000 metric tons, Starship is somewhat less than twice as heavy as the Saturn V, which could transport three astronauts to the Moon. However, Starship is designed to transport up to 100 persons to Mars.

Of course, it will be some time before this vision becomes a reality. Musk has already designed Starship to be big enough to accommodate communal areas and fitness rooms, making space travel far more comfortable than the cramped interior of the Apollo capsule. This level of comfort is essential because reaching Mars could take seven months, compared to the eight-day length of the original Moon-landing mission.

Starship’s most distinctive feature is its reusability. Like all the other rockets of its generation, Saturn V could only be used once, which made it very expensive. Imagine if every airplane had to be discarded after a single flight—air travel would be out of reach for the vast majority of people. 

This is why Elon Musk has spent so long making sure his rockets are reusable. He has already achieved partial success with his standard carrier, Falcon 9. Starship’s first-stage booster and second-stage orbital spacecraft are both reusable. The booster returns to Earth shortly after launch, allowing for its reuse in future missions. Similarly, the second stage can return to Earth once its mission is complete, whether that be hours, days, weeks, or months after launch. Some versions will never return to Earth again. They will remain—suitably equipped—at their final destinations as space station modules, refueling stations in Earth’s orbit, lunar shuttle vehicles, or as permanent bases on the Moon, Mars, asteroids, or beyond.

Another innovative feature that enhances the reusability of the Starship spacecraft is its unique re-entry and landing process. Starship (i.e., the upper stage) uses a “belly flop landing” technique, incorporating a turning maneuver at the conclusion of re-entry to land on the ground safely. This maneuver involves the spacecraft re-entering the atmosphere at a high angle of approach, similar to the space shuttle, to increase air resistance and decrease speed before descending horizontally through the atmosphere. Immediately before reaching the capture tower, the Starship uses its control surfaces and thrusters to straighten up and perform a vertical landing. This method not only reduces stress on the heat shield but also ensures a controlled and secure landing without the need for additional landing mechanisms or devices within the spacecraft.

Musk’s goal is to streamline the process of refueling, refurbishing, and relaunching spacecraft, similar to the high efficiency of commercial air travel. In pursuit of this goal, he has invented some incredible devices. For example, Starship will be caught by two giant robotic arms attached to a 146-meter take-off and landing tower. These arms open and close to grip the Super Heavy or Starship spacecraft during a carefully choreographed landing sequence. The spacecraft must be maneuvered precisely towards the open arms in order to reach the correct position for capture. As soon as the vehicle has reached a virtual capture box, the arms swiftly close to secure the spacecraft. This mechanism enables both of Starship’s stages to be reused quickly, as it eliminates the need for heavy landing systems and structural reinforcements typically required for touchdown.

Starship’s engines are also incredibly powerful, as Reichl explains: “When all thirty-three engines are running, the total thrust of even the pre-series versions is twice as high as the thrust achieved during the Apollo moon flight launches.” 

What is also new: the Raptor engines of his Space X are fueled with liquid methane and liquid oxygen. Musk chose methane because it can be extracted on Mars. This will significantly reduce the amount of fuel that Starship needs to carry. Musk is planning to send an unmanned rocket to Mars, which will generate methane fuel on site. This fuel will then be used to refuel a subsequent manned rocket for its return journey to Earth. Methane can be synthesized on Mars using the Sabatier process, which combines CO2 from the Martian atmosphere with hydrogen.

While Starship has a wide range of potential uses, including journeys to and from the Moon, the entire design is ultimately focused on a single goal: transporting large numbers of people to Mars. Musk has consistently emphasized his vision of regular flights to Mars by the mid-21st century, with the ultimate aim of establishing a thriving colony of 1 million people on the Red Planet.

Writeen by Rainer Zitelma

Rainer Zitelmann is the author of the books The Power of Capitalism and In Defense of Capitalism.

*  *  *

Xem bài liên hệ với đề tài nầy: click vào đây

Xem bài trang Kiến thức, tài liệu: click vào đây

Xem các bài trên trang Anh ngữ: click vào đây

Trở về trang chính: http://www.nuiansongtra.net