Bí ẩn Mặt Trăng - Tại sao NASA không thể quay lại Mặt Trăng 1 lần nữa

Góc Tìm Hiểu - 08/05/2020

Mặt Trăng của chúng ta ẩn chứa nhiều điều bí ẩn, các nhà khoa học vẫn luôn tìm hiểu và khám phá nó từ cách đây hơn 50 năm và cho đến nay, mặc dù gặp rất nhiều thách thức nhưng họ vẫn muốn quay lại Mặt Trăng để tiếp tục nghiên cứu về nó.

Bí ẩn Mặt Trăng - Tại sao NASA không thể quay lại Mặt Trăng 1 lần nữa

Mặt Trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất và là vệ tinh tự nhiên lớn thứ năm trong Hệ Mặt Trời. Khoảng cách trung bình tính từ tâm Trái Đất đến Mặt Trăng là 384.403 km, lớn khoảng 30 lần đường kính Trái Đất. Đường kính Mặt Trăng là 3.474 km, bằng 27% đường kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng khoảng bằng 2% khối lượng Trái Đất và lực hấp dẫn tại bề mặt Mặt Trăng bằng 17% lực hấp dẫn trên bề mặt Trái Đất. 

Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất với chu kỳ quỹ đạo 27,32 ngày, và các biến đổi định kỳ trong hình học của hệ Trái Đất – Mặt Trăng – Mặt Trời là nguyên nhân gây ra các pha Mặt Trăng, lặp lại sau mỗi chu kỳ giao hội 29,53 ngày.

Mặt Trăng nằm trên quỹ đạo quay đồng bộ, có nghĩa là nó hầu như giữ nguyên một mặt hướng về Trái Đất ở tất cả mọi thời điểm. Buổi đầu mới hình thành, Mặt Trăng quay chậm dần và bị khoá ở vị trí hiện tại vì những hiệu ứng ma sát xuất hiện cùng hiện tượng biến dạng thuỷ triều do Trái Đất gây ra. Nhìn từ Trái Đất thì chúng ta luôn thấy 1 nửa của Mặt Trăng, và nó được gọi là nữa nhìn thấy được, nửa còn lại là nửa ko nhìn thấy được của Mặt Trăng

Nửa nhìn thấy được của Mặt Trăng là nửa bán cầu Mặt Trăng luôn luôn quay về phía Trái Đất, Vì Mặt Trăng quay trên trục của nó với cùng tốc độ mà Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, một tình huống được gọi là quay đồng bộ hoặc khóa thủy triều. Mặt trăng được chiếu sáng trực tiếp bởi Mặt trời và các điều kiện xem khác nhau theo chu kỳ gây ra các pha Mặt Trăng. Các phần chưa được chiếu sáng của Mặt Trăng đôi khi có thể được nhìn thấy mờ nhạt như là kết quả của ánh nắng Mặt Trời, đó là ánh sáng mặt trời phản chiếu trên bề mặt Trái Đất và lên Mặt trăng. Vì quỹ đạo của Mặt Trăng vừa có hình elip và nghiêng về mặt phẳng xích đạo của nó, sự đung đưa này cho phép chúng ta nhìn thấy đến 59% bề mặt Mặt Trăng từ Trái Đất.

Nửa không nhìn thấy được của Mặt Trăng (đôi khi được biết đến với cái tên Mặt tối của Mặt Trăng) là bán cầu của Mặt Trăng luôn quay lưng lại với Trái Đất. Địa hình của nửa này khá gồ ghề với vô số miệng núi lửa tác động và tương đối ít hố bằng phẳng. Nó có một trong những miệng núi lửa lớn nhất trong hệ mặt trời.\Với tên gọi là "mặt tối của Mặt trăng", có nghĩa là không nhìn thấy được từ Trái Đất, chứ không phải vì thiếu ánh sáng. Vì cả hai nửa của mặt trăng đều trải qua hai tuần có ánh sáng mặt trời sau đó là hai tuần chìm trong đêm tối. 

Khoảng 18% của nửa này của Mặt Trăng đôi khi được nhìn thấy từ Trái Đất do hiệu ứng đu đưa của Mặt Trăng. 82% còn lại vẫn chưa được quan sát cho đến năm 1959, khi tàu thăm dò không gian Luna 3 của Liên Xô chụp ảnh được. Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô đã xuất bản bản đồ đầu tiên ở nửa này vào năm 1960. Năm 1968, các phi hành gia của tàu vũ trụ Apollo 8 là những người đầu tiên quan sát trực tiếp vùng này khi họ bay quanh Mặt Trăng. Cho đến nay, chưa có người nào từng đứng trên nửa bề mặt này của Mặt Trăng.

Mặt Trăng - Vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất

Các nhà thiên văn học đã đề nghị lắp đặt một kính viễn vọng vô tuyến lớn ở nửa bên này của Mặt Trăng, nơi Mặt Trăng sẽ che chắn nó khỏi sự can thiệp sóng vô tuyến có thể xảy ra từ Trái Đất.

Năm 1959 là năm mang tính lịch sử đối với công cuộc khám phá Mặt Trăng, Mặt Trăng là thiên thể duy nhất ngoài Trái Đất mà con người đã đặt chân tới. Mở đầu bằng chuyến bay của vệ tinh nhân tạo Luna 1 của Liên bang Xô viết đến phạm vi của Mặt Trăng, tiếp đó Luna 2 rơi xuống bề mặt của Mặt Trăng và Luna 3 lần đầu tiên cung cấp ảnh mặt sau của Mặt Trăng. Kể từ đó, mười hai tàu vũ trụ của Liên Xô và Hoa Kỳ đã sử dụng tên lửa hãm để thực hiện các cuộc đổ bộ mềm và thực hiện các hoạt động khoa học trên bề mặt Mặt Trăng, trong thời gian từ năm 1966 tới 1976.  Năm 1966, Luna 9 trở thành tàu vũ trụ đầu tiên hạ cánh thành công và Luna 10 là tàu vũ trụ không người lái đầu tiên bay quanh Mặt Trăng. Hiện nay, các miệng hố đen ở vùng cực Nam của Mặt Trăng là nơi lạnh nhất trong hệ Mặt Trời.

Cho đến nay, Chương trình Apollo của Hoa Kỳ đã thực hiện được những cuộc đổ bộ duy nhất của con người xuống Mặt Trăng, tổng cộng gồm 6 lần hạ cánh trong giai đoạn từ 1969 tới 1972. Năm 1969, Neil Armstrong và Buzz Aldrin là những người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng trong chuyến bay Apollo 11. 

 Neil Armstrong - Một trong những người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng trong chuyến bay Apollo 11 vào năm 1969

Ban ngày trên Mặt Trăng, nhiệt độ trung bình rất cao khoảng 107 °C, nếu như ở Trái đất thì với nhiệt độ như thì chắc chắn bạn đã bị bỏng rồi, còn ban đêm nhiệt độ giảm rất thấp khoảng -153 °C, thấp hơn rất nhiều lần so với vùng Bắc cực của chúng ta.

Mặt Trăng có khí quyển mỏng đến nỗi hầu như không đáng kể, với tổng khối lượng khí quyển chưa tới 10^4kg. 

Các đồng bằng tối và hầu như không có đặc điểm riêng trên Mặt Trăng có thể được nhìn thấy rõ bằng mắt thường được gọi là "các vùng tối" hay các biển Mặt Trăng, Hiện chúng đã được biết chỉ là những bề mặt lớn chứa dung nham bazan cổ đã đông đặc. Đa số các dung nham này đã được phun ra hay chảy vào những chỗ lõm, hình thành nên sau các vụ va chạm thiên thạch hay sao chổi vào bề mặt Mặt Trăng. Các biển xuất hiện dày đặc phía bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng, phía không nhìn thấy có rất ít biển và chúng chỉ chiếm khoảng 2% bề mặt, so với khoảng 31% ở phía đối diện.

Nếu như các vùng tối trên Mặt Trăng là biển thì ngược lại các vùng sáng trên mặt trăng sẽ là đất liền, hay là Cao Nguyên. Nhiều rặng núi cao ở phía bề mặt nhìn thấy được chạy dọc theo bờ ngoài các vùng trũng do va chạm lớn, nhiều vùng trũng này đã được bazan lấp kín. Chúng được cho là các tàn tích còn lại của các gờ bên ngoài của vùng trũng va chạm.  Không giống Trái Đất, không một ngọn núi lớn nào trên Mặt Trăng được cho là được hình thành từ các sự kiện kiến tạo.

Bề mặt Mặt Trăng cho thấy bằng chứng rõ ràng rằng nó đã bị ảnh hưởng nhiều bởi các sự kiện va chạm thiên thạch. Các hố va chạm hình thành khi các thiên thạch và sao chổi va chạm vào bề mặt Mặt Trăng, và nói chung có khoảng nửa triệu hố va chạm với đường kính hơn 1 km. Vì không có khí quyển, thời tiết và các hoạt động địa chất gần đây nên nhiều hố va chạm được bảo tồn trong trạng thái khá tốt so với những hố va chạm trên bề mặt Trái Đất. Hố va chạm lớn nhất trên Mặt Trăng, cũng là một trong các hố va chạm lớn nhất đã được biết đến trong Hệ Mặt Trời, nó nằm ở phía mặt không nhìn thấy, giữa Nam cực và xích đạo, và có đường kính khoảng 2.240 km và sâu khoảng 13 km.

Những vụ bắn phá liên tiếp của các sao chổi và các thiên thạch có lẽ đã mang tới một lượng nước nhỏ vào bề mặt Mặt Trăng. Nếu như vậy, ánh sáng Mặt Trời sẽ phân chia đa phần lượng nước này thành các nguyên tố cấu tạo là Hiđro và ôxy, cả hai chất này theo thời gian nói chung lại bay vào vũ trụ, vì lực hấp dẫn của Mặt Trăng yếu. Các phân tử nước ở trong các hố va chạm này có thể ổn định trong một thời gian dài.

Mặc dù trên Mặt Trăng, có nước, đất đá và những thứ thiết yếu để tồn tại sự sống nhưng việc con người có thể sống được trên mặt trăng là 1 điều không thể vì khí quyển ko có và nhiệt độ trên đó không phù hợp với sự sống của con người. Nếu có sự sống xảy ra thì có thể là 1 loài sinh vật nào đó sẽ thích nghi được với điều kiện ở Mặt Trăng. (nhưng đó không phải là con người Trái Đất).

Một bề mặt của Mặt Trăng

Và sau hơn 50 năm kể từ tàu apollo 11 đưa Neil Armstrong đặt chân lên mặt trăng thì hiện tại các nhà khoa học đang ấp ủ một kế hoạch đầy tham vọng: đó là đưa người phụ nữ đầu tiên lên Mặt Trăng vào năm 2024. Chương trình này có tên gọi là Artemis, lấy theo tên nữ thần Mặt Trăng của người Hy Lạp. và là em song sinh của thần Apollo. Tuy nhiên, để thực hiện được sứ mệnh này, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) vẫn còn gặp rất nhiều thách thức. 

Theo AFP ngày 20-7-2019, nếu NASA muốn kịp trở lại Mặt trăng vào năm 2024 thì họ cần bắt tay vào việc thiết kế và chế tạo bộ đồ chuyên dụng mới dành cho phi hành gia từ bây giờ. Theo ông Leon, 1 kỹ sư vũ trụ, người đã thiết kế 2 nguyên mẫu bộ đồ vũ trụ danh cho thám hiểm Mặt Trang và Sao Hỏa cho biết: "NASA vẫn không có một bộ đồ vũ trụ mới bởi quyết định (quay lại Mặt trăng) được đưa ra bất ngờ. Từ năm 1977 đến nay, chúng ta chưa từng thiết kế những bộ đồ vũ trụ mới". Bộ đồ mà các phi hành gia trên Trạm không gian quốc tế (ISS) đang mặc được cho là không thích hợp để thực hiện các chuyến thám hiểm bề mặt. Nó được thiết kế trong thập niên 1970 và được sửa chữa mỗi lần hỏng hóc. Đến nay chỉ còn một vài bộ có thể hoạt động tốt.

Trong suốt 5 thập kỷ qua, NASA chỉ chú trọng phát triển tên lửa, tàu con thoi và tàu đổ bộ để đưa các phi hành gia lên bề mặt Mặt trăng. Chuyện quần áo sẽ tính sau. Tuy nhiên theo ông Leon, với tổng ngân sách 21 tỉ USD một năm của NASA sẽ không thể kịp thời hạn năm 2024, đó chính là thách thức. Một bộ đồ vũ trụ là "một bộ máy phức tạp như một tàu vũ trụ" bởi nó cần phải điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Nó cũng giúp bảo vệ các phi hành gia khỏi phóng xạ cũng như chứa các hệ thống thông tin liên lạc.

Một vấn đề hệ trọng khác là bụi Mặt trăng, kinh nghiệm của các phi hành gia trên tàu Apollo 11, từng đặt chân lên Mặt trăng cách đây 50 năm, chỉ ra rằng bụi Mặt trăng cực kỳ ăn mòn. Chúng có thể xuyên qua các lớp trên bộ đồ và cứa đau như kiếng. Ông Leon cho biết chỉ trong vòng 3 ngày trên Mặt trăng, các bộ đồ sẽ bị xé toạc thành từng mảnh. Vào ngày  9/12/2019, Giám đốc điều hành NASA cho biết: "Hôm nay là một ngày rất quan trọng đối với NASA khi công bố hoàn thiện giai đoạn quan trọng đối với SLS. Chúng ta đang có bước tiến quan trọng để xây dựng tàu Artemis 3, đưa nhà du hành nữ đầu tiên cùng một nhà du hành tiếp theo tới cực nam của Mặt trăng vào năm 2024.

Theo Washington Post (Mỹ), đơn xét tuyển của NASA đã chính thức mở và đang nhận được rất nhiều quan tâm. Hạn chót cho các ứng viên gửi đơn là đến ngày 31-3-2020.

Giám đốc NASA đã nói:"Chúng tôi đang chờ đợi những ứng viên nam nữ tài năng xuất thân khác nhau đến với chúng tôi trong kỷ nguyên khám phá mới, bắt đầu bằng chương trình Artemis lên Mặt trăng","Nếu bạn đã mơ trở thành phi hành gia, hãy nộp đơn ngay". Đặc biệt, trong sứ mệnh Artemis, NASA khẳng định sẽ làm nên lịch sử khi lần đầu có nữ phi hành gia đáp xuống Mặt trăng. Do đó, các ứng viên nữ được chú trọng trong đợt tuyển lần này.

Kết quả của vòng sơ loại dự kiến sẽ được NASA công bố vào giữa năm 2021. Tiếp đó những ai trúng tuyển sẽ phải tham gia chương trình huấn luyện khắc nghiệt kéo dài 2 năm của NASA. Ở đó ứng viên được trang bị đầy đủ những kỹ năng về vận hành tàu vũ trụ, hoạt động trong môi trường không trọng lực trên không trung, kỹ năng vận dụng robot và sử dụng tiếng Nga.

Chương trình Artemis là một trong những nhiệm vụ quan trọng mà NASA đặt ra trong thập niên 2020, trong đó sẽ đưa người Mỹ trở lại Mặt trăng vào năm 2024.

Bảo Trân

Góc Tìm Hiểu