Startup Mỹ phát triển tàu vũ trụ có thể tự lắp ráp, đổi hình dạng trên quỹ đạo

Hình ảnh mô phỏng ý tưởng các tấm ghép của tàu vũ trụ Rendezvous Robotics. Ảnh: IE.

Trong tương lai, tàu vũ trụ có thể tự thay đổi hình dạng sau khi lên quỹ đạo, cho phép các nhà khai thác bổ sung năng lực mà không cần phóng một phương tiện hoàn toàn mới. Startup Rendezvous Robotics vừa huy động được 20 triệu USD để phát triển công nghệ này, với kế hoạch trình diễn lần đầu trên quỹ đạo vào năm 2028.

Công ty dự kiến phóng 7 mô-đun tàu vũ trụ độc lập lên không gian để chúng tự kết nối với nhau. Sau đó, các mô-đun sẽ tách rời và lắp ghép thành một cấu hình khác. Thử nghiệm nhằm kiểm chứng khả năng các tàu vũ trụ tự phối hợp, xây dựng và tái cấu hình những kết cấu lớn hơn mà không cần sự hỗ trợ trực tiếp của robot bên ngoài.

MaC Venture Capital và Toyota Ventures dẫn đầu vòng gọi vốn hạt giống có nhu cầu đăng ký vượt mức chào bán. Rendezvous Robotics sẽ sử dụng nguồn vốn này để hoàn thiện thiết kế tàu vũ trụ và chuẩn bị cho các cuộc trình diễn trên quỹ đạo.

Bảy mô-đun sẽ tự kết nối trên quỹ đạo

Kích thước khoang bảo vệ của tên lửa đẩy quyết định giới hạn kích thước của phần lớn tàu vũ trụ truyền thống trước khi chúng rời Trái Đất. Các kỹ sư phải bố trí toàn bộ linh kiện trong không gian giới hạn này, khiến những bộ phận như ăng-ten và hệ thống cung cấp điện khó có thể mở rộng.

Rendezvous Robotics muốn chuyển một phần công đoạn lắp ráp lên không gian. Thay vì phóng một tàu vũ trụ hoàn chỉnh, công ty sẽ đưa từng mô-đun riêng biệt lên quỹ đạo. Các mô-đun có thể tự điều khiển chuyển động độc lập trước khi kết nối với nhau, tạo thành một kết cấu có kích thước vượt quá giới hạn của bất kỳ mô-đun đơn lẻ nào.

Khả năng tái cấu hình đặt ra một thách thức kỹ thuật phức tạp hơn. Bảy mô-đun phải phối hợp chuyển động, căn chỉnh và thiết lập kết nối, sau đó tách rời để hình thành một bố cục mới. Sứ mệnh dự kiến sẽ kiểm tra liệu chúng có thể tự thực hiện toàn bộ quá trình này trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp hay không.

Giám đốc điều hành Joe Landon cho rằng cách tiếp cận này về lâu dài có thể cho phép xây dựng các tàu vũ trụ sở hữu công suất phát điện ở quy mô megawatt. Công nghệ cũng có tiềm năng tạo ra các hệ thống ăng-ten liên lạc và cảm biến với khẩu độ lớn hơn đáng kể.

Những năng lực này có thể phục vụ các sứ mệnh đòi hỏi hệ thống điện, liên lạc hoặc cảm biến vượt quá giới hạn mà thiết kế tàu vũ trụ truyền thống có thể đáp ứng.

Từ thử nghiệm tại MIT đến ứng dụng thương mại

Công nghệ của Rendezvous Robotics bắt nguồn từ TESSERAE, một ý tưởng về các mô-đun có khả năng tự lắp ráp do Ariel Ekblaw phát triển tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Sau đó, bà tiếp tục nghiên cứu công nghệ này thông qua Aurelia Institute, tổ chức do bà sáng lập, trước khi đồng sáng lập Rendezvous Robotics.

Các thế hệ TESSERAE trước đây đã được đưa lên tên lửa New Shepard của Blue Origin và tham gia hai sứ mệnh tới Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Những thử nghiệm này giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu cách công nghệ tự lắp ráp hoạt động trong môi trường vi trọng lực.

Bà Ekblaw cho biết mục tiêu của nghiên cứu là xem xét lại chính cách con người xây dựng tàu vũ trụ.

“Điều khởi đầu như một thử nghiệm về khả năng tự lắp ráp giờ đây đang trở thành một phương thức mới để xây dựng tàu vũ trụ ngay trên quỹ đạo”, bà nói.

Rendezvous đang phát triển những mô-đun lớn hơn, có khả năng hoạt động độc lập. Các cuộc thử nghiệm trên mặt đất tập trung kiểm tra khả năng di chuyển và căn chỉnh của chúng trước khi kết nối. Giai đoạn tiếp theo phải chứng minh các cơ cấu này có thể vận hành đáng tin cậy trong điều kiện bay ngoài không gian.

Hai cuộc thử nghiệm sắp diễn ra

Một chiến dịch bay theo quỹ đạo parabol dự kiến diễn ra vào tháng 11/2026 sẽ kiểm tra cơ cấu truyền động điện từ và khả năng di chuyển của các mô-đun trong môi trường vi trọng lực.

Công ty cũng đã đặt chỗ trên một chuyến phóng chung để đưa hệ thống lên quỹ đạo. Cuộc trình diễn này dự kiến diễn ra không sớm hơn tháng 4/2028.

Một cột mốc khác được lên kế hoạch vào tháng 12/2026 trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Các nhà nghiên cứu dự kiến lắp ghép 32 mô-đun TESSERAE thế hệ thứ năm thành một kết cấu ba chiều trong môi trường vi trọng lực được kiểm soát.

Thử nghiệm trên ISS sẽ khép lại chương trình nghiên cứu TESSERAE trước đây, trong khi Rendezvous chuyển trọng tâm sang kiến trúc tàu vũ trụ có thể tự bay và hoạt động độc lập.

Hai cuộc trình diễn giải quyết những bài toán khác nhau. Thử nghiệm trên ISS tập trung vào khả năng lắp ráp trong môi trường được kiểm soát, còn sứ mệnh năm 2028 hướng tới kiểm chứng năng lực tự tái cấu hình trong không gian mở.

Vòng gọi vốn mới còn có sự tham gia đáng kể của quỹ tài trợ thuộc Đại học Michigan. Astera, công ty do Jed McCaleb đồng sáng lập, trở thành nhà đầu tư mới. Các nhà đầu tư hiện hữu gồm Aurelia Foundry, ATX Venture Partners và Mana Ventures cũng tham gia vòng gọi vốn này.

Thách thức tiếp theo của Rendezvous là chuyển những kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm thành một hệ thống có thể vận hành ngoài môi trường thử nghiệm được kiểm soát. Sứ mệnh năm 2028 sẽ kiểm chứng liệu các tàu vũ trụ độc lập có thể kết nối và tổ chức lại cấu hình một cách đáng tin cậy trên quỹ đạo hay không.

Nếu thành công, công nghệ này có thể mở ra một hướng đi mới trong thiết kế hạ tầng không gian tương lai, cho phép các hệ thống được mở rộng hoặc thay đổi cấu hình sau khi đã được đưa lên quỹ đạo.