Tên lửa Starship đứng trước chuyến bay có thể định hình lại ngành vũ trụ

Từ năm 2023, người dân sống quanh những bãi biển ở cực nam Texas đã nhiều lần chứng kiến tiếng gầm rung chuyển mặt đất khi Starship, hệ thống tên lửa mạnh nhất từng được chế tạo, rời bệ phóng. Trong 13 chuyến bay thử nghiệm gần đây, gần một nửa kết thúc bằng những vụ nổ ngoài dự kiến.

Tên lửa Starship của SpaceX tại bệ phóng số 2 của trạm Starbase, chuẩn bị cho chuyến bay thử nghiệm thứ 14. (Ảnh: SpaceX)

Tuy nhiên, thử thách sắp tới sẽ ở một cấp độ khác. SpaceX dự kiến thực hiện chuyến bay kéo dài khoảng 75 phút, bắt đầu lúc 8 giờ 15 sáng theo giờ miền Đông Mỹ vào ngày 28/9. Nếu thành công, Starship không chỉ lần đầu đạt quỹ đạo mà còn có thể triển khai 26 vệ tinh Starlink hoạt động trên quỹ đạo.

Đây có thể là bước chuyển quan trọng từ giai đoạn thử nghiệm sang giai đoạn vận hành thực tế của Starship.

Khi vượt qua cột mốc này, những tác động đối với ngành công nghiệp vũ trụ có thể lan rộng. Starship được kỳ vọng sẽ đưa lên quỹ đạo các vệ tinh Starlink thế hệ mới với dung lượng lớn hơn, phục vụ hoạt động internet toàn cầu của SpaceX. Con tàu cũng có thể mở đường cho những trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo mà CEO Elon Musk kỳ vọng sẽ cung cấp năng lượng cho các mô hình trí tuệ nhân tạo tiêu thụ nhiều điện năng.

Xa hơn nữa là những mục tiêu tham vọng hơn. Starship đã có hợp đồng trị giá hàng tỷ USD để hỗ trợ NASA đưa phi hành gia trở lại Mặt trăng, trong bối cảnh Mỹ và Trung Quốc đang bước vào một giai đoạn cạnh tranh mới trong lĩnh vực không gian.

Musk cũng tiếp tục theo đuổi kế hoạch sử dụng Starship cho những chuyến bay tới sao Hỏa và xây dựng một thành phố tự cung tự cấp trên hành tinh này.

Những mục tiêu đó từng có vẻ rất xa vời khi chương trình Starship mới bắt đầu với các chuyến bay thử nghiệm quy mô nhỏ vào năm 2019. Nhưng chuyến bay sắp tới, nếu thành công, sẽ mở ra một giai đoạn hoàn toàn mới – đồng thời kéo theo những rủi ro mà SpaceX chưa từng phải đối mặt.

Starship sẽ mất lớp 'lưới an toàn'

Trong 13 chuyến bay thử nghiệm gần nhất, SpaceX chủ động đưa Starship vào một "quỹ đạo cận quỹ đạo an toàn thụ động". Công ty cho biết cách thiết kế này đảm bảo rằng ngay cả khi mất hoàn toàn quyền kiểm soát, con tàu vẫn hướng trở lại khí quyển và rơi xuống khu vực đã được xác định trước.

Nhưng khi Starship lần đầu tìm cách đạt quỹ đạo, lớp bảo vệ đó sẽ không còn.

Ở quỹ đạo, con tàu phải di chuyển với tốc độ rất cao và chính xác đến mức nó liên tục rơi tự do quanh Trái đất. Nếu mất kiểm soát, Starship sẽ không đơn giản quay trở lại mặt đất theo một quỹ đạo định trước.

Đạt được quỹ đạo sẽ mở ra nhiều khả năng mới, trong đó có việc triển khai các vệ tinh hoạt động thực sự và tạo nền tảng cho những sứ mệnh không gian sâu trong tương lai.

Một sự cố trên quỹ đạo cũng có thể tạo ra những nguy cơ mới. SpaceX cho biết Starship sẽ hoạt động ở độ cao khoảng 275 km, thấp hơn đáng kể so với các trạm vũ trụ có người ở. ISS hiện bay ở độ cao khoảng 400 km, còn trạm Thiên Cung của Trung Quốc hoạt động ở độ cao trên 340 km.

Nếu Starship mất kiểm soát khi đang ở quỹ đạo, nó có khả năng va chạm với các vệ tinh hoặc những thiết bị quan trọng khác.

Vì vậy, SpaceX cho biết công ty có thể hủy bỏ thao tác đốt động cơ đưa Starship vào quỹ đạo nếu phát hiện bất kỳ dấu hiệu bất thường nào trong những phút đầu của chuyến bay.

"Có rất nhiều thứ có thể xảy ra sai sót", Joseph Gonzalez, phó giáo sư thực hành kỹ thuật hàng không vũ trụ tại Đại học Illinois, nói. Theo ông, hệ thống động cơ có thể gặp rò rỉ, một số bộ phận có thể bị đóng băng hoặc động cơ không thể khởi động. Khi đó, Starship có thể trở thành một vật thể mất khả năng kiểm soát trên quỹ đạo và gây ra rủi ro cho những vật thể khác.

Gần 10 giờ bay và 26 vệ tinh Starlink

Chuyến bay lần này vẫn được SpaceX xem là một nhiệm vụ thử nghiệm, dù mục tiêu đã cao hơn nhiều so với những lần trước.

Trong chuyến bay hồi tháng 7, tên lửa đẩy Super Heavy là tầng đầu cung cấp lực đẩy để Starship rời bệ phóng, chỉ khởi động lại được 8 trong tổng số 13 động cơ ngay trước khi thực hiện cú hạ cánh thẳng đứng xuống biển.

Sự cố không khiến nhiệm vụ thất bại, nhưng khả năng hạ cánh an toàn của Super Heavy có ý nghĩa rất lớn đối với mục tiêu tái sử dụng tên lửa của SpaceX.

Công ty cho biết đã thực hiện các thay đổi phần cứng nhằm cải thiện khả năng lọc cho động cơ, đồng thời điều chỉnh phần mềm để tăng độ tin cậy khi khởi động lại. Trong chuyến bay tới, Super Heavy sẽ tiếp tục thử hạ cánh trên đại dương thay vì quay trở lại đất liền.

Trong khi đó, tầng trên của hệ thống là tàu Starship sẽ tự kích hoạt động cơ và tiếp tục bay quanh Trái đất.

SpaceX dự kiến dành khoảng 20 phút để kiểm tra toàn bộ hệ thống, bao gồm khả năng dẫn đường và các hệ thống dự phòng, trước khi quyết định khởi động lại động cơ để đưa con tàu vào quỹ đạo.

Nếu mọi thứ diễn ra theo kế hoạch, Starship có thể hoạt động trên quỹ đạo trong gần 10 giờ, hoàn thành khoảng sáu vòng quanh Trái đất và triển khai 26 vệ tinh Starlink.

Sau đó, con tàu sẽ phải tự điều khiển để quay trở lại khí quyển và thực hiện cú hạ cánh có kiểm soát xuống Thái Bình Dương, ngoài khơi Chile.

Đây cũng là một thử nghiệm chưa từng được SpaceX thực hiện với Starship.

Khả năng đưa cả Super Heavy lẫn Starship trở về an toàn là yếu tố quan trọng đối với mục tiêu tái sử dụng toàn bộ hệ thống.

"Điều chúng tôi lo ngại nhất là nếu con tàu bị vỡ ra trên đất liền và mảnh vỡ rơi xuống người dân. Sự nổi tiếng của chúng tôi sẽ giảm sút rất nhanh", Musk nói.

Trước đó, Starship từng phát nổ trong hai chuyến bay thử nghiệm liên tiếp vào năm 2025, khiến mảnh vỡ rơi xuống hoặc gần các khu dân cư ở Turks và Caicos và Bahamas.

Tấm chắn nhiệt sẽ đối mặt với thử thách lớn hơn

Việc đưa Starship trở lại Trái đất có thể còn khó khăn hơn cả quá trình phóng. Khi lao qua khí quyển với tốc độ quỹ đạo, phần thân tàu phải chịu nhiệt độ có thể vượt 2.500 độ Fahrenheit, tương đương khoảng 1.370 độ C.

Để bảo vệ con tàu, SpaceX sử dụng một lớp tấm chắn nhiệt đặc biệt phủ bên ngoài Starship. Công ty vẫn đang tiếp tục cải tiến thiết kế này.

Các hình ảnh từ những chuyến bay trước cho thấy một số khu vực trên tấm chắn nhiệt đã bị cháy xém. Đây là vấn đề SpaceX phải kiểm soát nếu muốn Starship có thể trở lại khí quyển nhiều lần mà không cần thay thế đáng kể lớp bảo vệ bên ngoài.

Một số vệ tinh Starlink trong chuyến bay lần này cũng sẽ được trang bị camera để quan sát bề mặt Starship sau khi được triển khai. Những hình ảnh đó có thể giúp SpaceX đánh giá tình trạng các tấm chịu nhiệt sau chuyến bay.

Từ Mặt trăng đến sao Hỏa

Một trong những thử thách phức tạp nhất là tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo. Để thực hiện nhiệm vụ đưa phi hành gia NASA lên Mặt trăng, Starship sẽ phải được tiếp thêm nhiên liệu khi đang ở quỹ đạo gần Trái đất trước khi thực hiện hành trình tới Mặt trăng.

Quá trình này đòi hỏi chuyển nhiên liệu siêu lạnh giữa nhiều tàu Starship trong không gian. Nhiên liệu phải được duy trì ở nhiệt độ dưới -260 độ Fahrenheit, tương đương khoảng -162 độ C.

Đây là kỹ thuật chưa từng được thực hiện trong lịch sử du hành vũ trụ. SpaceX có thể phải tiến hành hơn một chục lần chuyển nhiên liệu cho một chuyến bay lên Mặt Trăng.

Nếu công nghệ này hoạt động, Starship sẽ không chỉ phục vụ các nhiệm vụ quanh Trái Đất mà còn trở thành nền tảng cho những chuyến thám hiểm không gian sâu hơn.