Hạ cánh mềm xuống cực nam của Mặt trăng: Thách thức cực đại với nhân loại, tàu vũ trụ Ấn Độ liệu có thành công?

Tính đến nay, mới chỉ có ba quốc gia tìm cách hạ cánh mềm trên bề mặt Mặt trăng. Đây là một thách thức cực đại và việc hạ cánh trên cực nam vệ tinh tự nhiên của Trái đất còn khiến việc hạ cánh trở nên khó khăn hơn.

Theo trang tin Firstpost, Ấn Độ đang hồi hộp chờ đợi cuộc đổ bộ thành công của tàu vũ trụ Chandrayaan-3 xuống bề mặt Mặt trăng. Tàu vũ trụ này dự kiến sẽ cố gắng hạ cánh mềm xuống cực nam của Mặt trăng vào tối nay 23/8. Nếu mọi việc suôn sẻ, Ấn Độ sẽ trở thành quốc gia đầu tiên đổ bộ lên khu vực này của Mặt trăng, củng cố vị thế là một cường quốc không gian.

Tàu vũ trụ Luna-25 của Nga, dự định hạ cánh mềm xuống cực nam của Mặt trăng trước Ấn Độ, đã đâm xuống bề mặt Mặt trăng vào ngày 20/8. Chỉ có ba quốc gia, bao gồm Mỹ, Liên Xô cũ và Trung Quốc đã thành công trong việc hạ cánh mềm xuống Mặt trăng.

Hạ cánh mềm là gì?

Tờ Deccan Herald (Ấn Độ) lưu ý rằng, hạ cánh mềm là một cuộc hạ cánh thành công của tàu vũ trụ mà không gây ra bất kỳ thiệt hại đáng kể nào cho chính nó hoặc các thiết bị mà nó mang theo. Trong khi đó, nếu hạ cánh cứng, tàu vũ trụ sẽ bị hư hại và có thể dẫn đến nhiệm vụ thất bại.

Mặt trăng có lực hấp dẫn nhỏ hơn nhiều so với Trái đất. Bầu khí quyển mỏng và loãng của nó, cùng với bụi mặt trăng, cũng khiến tàu vũ trụ khó hạ cánh.

Tờ The Hindu trích dẫn thông tin từ Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đưa tin: "Sự hiện diện của bụi, ngay cả với số lượng rất nhỏ, có thể ảnh hưởng đáng kể đến việc kiểm soát nhiệt độ và hiệu suất quang học của thiết bị trên bề mặt Mặt trăng."

Theo Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO), liên lạc trong không gian sâu cũng đặt ra một thách thức vì "khoảng cách xa từ Trái đất, tín hiệu vô tuyến yếu và hạn chế trên tàu, cùng với tiếng ồn lớn xung quanh, nên cần được thu bởi ăng-ten lớn".

Tại sao cực nam của Mặt trăng lại đặc biệt phức tạp?

Theo Firstpost, trước Nga, các quốc gia như Nhật Bản, Israel và Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) đã từng thử và thất bại trong việc hạ cánh xuống cực nam của Mặt trăng.

Khu vực này có địa hình hiểm trở, đầy hố và rãnh sâu. Nó cũng cách xa khu vực xích đạo Mặt trăng được khám phá bởi các sứ mệnh Mặt trăng trước đó.

Theo tờ Deccan Herald, một số khu vực ở cực nam của Mặt Trăng bị bao phủ bởi bóng tối và chưa bao giờ nhận được ánh sáng mặt trời.

Nhiệt độ ở đó lạnh đến mức có thể xuống tới -230 độ C. Báo cáo cho biết thêm, địa hình đá, bóng tối hoàn toàn và thời tiết cực lạnh khiến các thiết bị điện tử càng khó hoạt động bình thường hơn.

'15 phút kinh hoàng' của Chandrayaan-3

Theo Firstpost, mô-đun tàu đổ bộ của Chandrayaan-3, bao gồm tàu đổ bộ Vikram và tàu tự hành Pragyaan, sẽ bắt đầu nỗ lực hạ cánh mềm xuống Mặt trăng vào lúc lúc 5:45 chiều ngày 23/8 theo giờ Ấn Độ (tức 19:15 giờ Việt Nam).

Pha hạ cánh này được cựu chủ tịch ISRO K.Sivan mô tả là "15 phút kinh hoàng" sau khi nhiệm vụ Chandrayaan-2 đã thất bại và rơi xuống bề mặt Mặt trăng vào năm 2019.

Mô-đun tàu đổ bộ của Chandrayaan-3 hiện đang ở quỹ đạo 25 km x 134 km từ nơi bắt đầu quá trình hạ cánh xuống cực nam của Mặt trăng. Trong "giai đoạn phanh hỗ trợ" này, tàu đổ bộ Vikram sẽ sử dụng các hệ thống đẩy của nó để hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng.

Để hạ cánh mềm thành công, tàu đổ bộ sẽ phải thay đổi từ vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng. "Một trong những điều quan trọng nhất là phải đưa tàu vũ trụ từ phương nằm ngang sang phương thẳng đứng. Điều đó không dễ. Tất cả các yếu tố cần phải được xem xét", nhà phân tích vũ trụ PK.Ghosh từng nói với hãng tin ANI (Ấn Độ).

"Ở độ cao khoảng 100 m, tàu đổ bộ sẽ quét bề mặt Mặt trăng để tìm chướng ngại vật. Nếu không có chướng ngại vật, nó sẽ bắt đầu hạ xuống từ từ bằng các động cơ đẩy cho đến khi chạm đất", theo The Hindu.

Trong "giai đoạn phanh gấp", vận tốc ngang của tàu đổ bộ cần phải giảm từ khoảng 6.000 km/h xuống gần như bằng 0 để hạ cánh mềm.

"Chandrayaan-3 nghiêng gần 90 độ vào thời điểm khi quá trình hạ cánh bắt đầu lúc 17h45, nhưng nó cần phải thẳng đứng để hạ cánh. Quá trình xoay tàu đổ bộ này… là một phép tính rất thú vị về mặt toán học. Chúng tôi đã thực hiện rất nhiều thí nghiệm mô phỏng. Đây là nơi chúng tôi gặp sự cố lần trước dẫn đến vụ tai nạn Chandrayaan-2 vào ngày 7/9/2019", Chủ tịch ISRO S.Somanath nói với tờ Indian Express.

Theo The Hindu, khi tàu đổ bộ hạ độ cao xuống còn 7,42 km, "giai đoạn duy trì trạng thái" sẽ bắt đầu, khi đó nó sẽ chuyển từ phương nằm ngang sang phương thẳng đứng và di chuyển quãng đường xa hơn là 3,48 km.

Tàu đổ bộ Vikram sẽ chuyển hoàn toàn sang phương thẳng đứng trong "giai đoạn phanh cuối", đi hết quãng đường 28,52 km cuối cùng đến địa điểm hạ cánh.

Trong giai đoạn này, độ cao sẽ tiếp tục giảm xuống 800-1.000 m. Ở độ cao này, tàu đổ bộ Vikram sẽ dùng các cảm biến để quét bề mặt Mặt trăng. Sau đó, ở độ cao 150 m, nó sẽ thực hiện "xác minh mối nguy hiểm và quyết định xem nên hạ cánh thẳng đứng ở đó hay di chuyển sang ngang ở chu vi tối đa 150 m để tránh bất kỳ tảng đá hoặc miệng núi lửa nào. Những lựa chọn và quyết định như vậy sẽ được đưa ra vào thời điểm thích hợp bởi tàu đổ bộ", ông Somanath cho biết.

Indian Express đưa tin, nếu có sự cố xảy ra trong 15 phút này, các nhà khoa học của ISRO sẽ không thể can thiệp vì lần chạm đất cuối cùng được điều khiển bằng thuật toán của máy tính, hệ thống dẫn đường và điều khiển trên tàu đổ bộ.

Chính trong giai đoạn hạ cánh cuối cùng này, Chandrayaan-2 từng mất kiểm soát và bị rơi. Tuy nhiên, lần này ISRO tự tin sẽ hạ cánh thành công xuống cực nam chưa được khám phá của Mặt Trăng.