NASA thử nghiệm 'trạm xăng' trên đường tới Mặt Trăng và sao Hỏa

Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho biết nhiệm vụ mang tên Liquid Oxygen Flight Demonstration (LOXSAT) dự kiến phóng sớm nhất vào ngày 17/7 bằng tên lửa Electron tại bãi phóng của Rocket Lab ở New Zealand.

Trong thời gian hoạt động kéo dài 9 tháng trên quỹ đạo Trái Đất, vệ tinh sẽ thử nghiệm công nghệ lưu trữ và truyền tải nhiên liệu siêu lạnh trong môi trường không trọng lực.

Hình mô phỏng vệ tinh LOXSAT trong không gian. (Ảnh: Eta Space)

Theo NASA, mục tiêu của dự án nhằm giải quyết một trong những thách thức lớn nhất của các chuyến bay không gian dài ngày, đó là tiếp nhiên liệu giữa hành trình.

Nếu thành công, công nghệ này có thể mở đường cho việc xây dựng các "trạm xăng" ngoài không gian, cho phép tàu vũ trụ tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo thay vì phải mang toàn bộ lượng nhiên liệu từ Trái Đất.

Bài toán nhiên liệu trong không gian

Các tên lửa hiện đại thường sử dụng nhiên liệu đông lạnh như oxy lỏng, methane lỏng hoặc hydro lỏng. Những chất này phải được duy trì ở nhiệt độ cực thấp để tồn tại ở trạng thái lỏng. Chỉ cần nhiệt độ tăng nhẹ, nhiên liệu sẽ bốc hơi và mất khả năng sử dụng.

Việc kiểm soát các chất lỏng siêu lạnh vốn đã khó trên Trái Đất, nhưng còn phức tạp hơn nhiều trong môi trường vi trọng lực ngoài không gian, nơi chất lỏng có thể trôi tự do thay vì nằm cố định trong bồn chứa.

NASA cho biết LOXSAT sẽ thử nghiệm 11 công nghệ khác nhau nhằm tìm cách lưu trữ ổn định và bơm chuyển nhiên liệu giữa các hệ thống trong điều kiện không trọng lực.

Dự án được phát triển cùng công ty Eta Space trụ sở ở bang Florida (Mỹ) thông qua chương trình Tipping Point, sáng kiến hỗ trợ các công nghệ thương mại phục vụ mục tiêu xây dựng sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt Trăng.

Nhiệm vụ LOXSAT là nỗ lực hợp tác trong chương trình Danh mục Quản lý Chất lỏng Đông lạnh của NASA, quy tụ những bộ óc hàng đầu từ các trung tâm vũ trụ Marshall, Glenn và Kennedy.

Chìa khóa cho Artemis và sao Hỏa

NASA coi công nghệ quản lý nhiên liệu siêu lạnh là nền tảng cho các sứ mệnh không gian sâu trong tương lai, đặc biệt là chương trình Artemis III đưa con người trở lại Mặt Trăng.

Hai tàu đổ bộ Mặt Trăng hiện được NASA lựa chọn là Starship của SpaceX và Blue Moon của Blue Origin, đều phụ thuộc lớn vào nhiên liệu đông lạnh.

Starship sử dụng oxy lỏng kết hợp methane lỏng, trong khi Blue Moon dùng oxy lỏng và hydro lỏng. Cả hai đều cần hệ thống làm lạnh liên tục để duy trì nhiên liệu ở trạng thái lỏng, đồng thời phải tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo trước khi thực hiện nhiệm vụ hạ cánh xuống Mặt Trăng.

Tuy nhiên, đến nay chưa có tàu vũ trụ nào chứng minh được khả năng lưu trữ dài hạn hoặc truyền nhiên liệu siêu lạnh giữa các phương tiện ngoài không gian.

LOXSAT được kỳ vọng sẽ là dự án đầu tiên xác thực công nghệ này.

NASA đặt mục tiêu thực hiện sứ mệnh Artemis 3 vào cuối năm 2027 với bốn phi hành gia tham gia thử nghiệm ghép nối cùng tàu đổ bộ Mặt Trăng.

Theo cơ quan vũ trụ Mỹ, dữ liệu thu được từ LOXSAT có thể trở thành nền tảng cho các kho nhiên liệu trên quỹ đạo trong tương lai, mở đường cho những hành trình tới Mặt Trăng, sao Hỏa và xa hơn nữa.