Hành trình 22 năm Elon Musk chinh phục vũ trụ

Falcon 1 phóng từ đảo Omelek thuộc đảo san hô vòng Kwajalein trên quần đảo Marshall. Ảnh: SpaceX

Musk đã trở thành một thương nhân lão luyện khi thành lập SpaceX và ông tin chắc hoạt động phóng càng thường xuyên và đáng tin cậy, chi phí khám phá vũ trụ sẽ càng giảm. Vì vậy, ông tìm đến một khách hàng ổn định có thể chi tiền cho giai đoạn phát triển ban đầu của tên lửa: NASA. Mục tiêu của Musk đối với SpaceX là phát triển tên lửa đẩy nhiên liệu lỏng tư nhân đầu tiên có thể phóng lên quỹ đạo, gọi là Falcon 1.

Công ty trải qua con đường học hỏi gập ghềnh để bay lên quỹ đạo. SpaceX mất 4 lần thử nghiệm để Falcon 1 bay thành công. Những lần thử trước đây vấp phải vấn đề như rò rỉ nhiên liệu và va chạm với tầng tên lửa. Nhưng cuối cùng, Falcon 1 đã thực hiện hai chuyến bay thành công vào ngày 28/9/2008 và 14/7/2009. Chuyến bay năm 2009 cũng đưa vệ tinh RazakSat của Malaysia lên quỹ đạo.

Năm 2006, SpaceX nhận được 278 triệu USD từ NASA theo chương trình Commercial Orbital Transportation Services (COTS). COTS hướng tới thúc đẩy sự phát triển của những hệ thống có thể vận chuyển hàng hóa thương mại lên trạm ISS. Việc hoàn thành thêm một số cột mốc nâng tổng giá trị hợp đồng lên 396 triệu USD. SpaceX được lựa chọn vào chương trình cùng với Rocketplane Kistler (RpK), nhưng hợp đồng của RpK bị hủy và chỉ thanh toán một phần sau khi công ty này không đáp ứng những cột mốc theo yêu cầu.

Nhiều công ty tham gia vào chương trình COTS ở giai đoạn đầu với hợp đồng cấp kinh phí hoặc không cấp kinh phí. Năm 2008, NASA ký thêm 2 hợp đồng cho dịch vụ thương mại nhằm tái cung cấp vật tư. SpaceX nhận được hợp đồng cho 12 chuyến bay (trị giá 1,6 tỷ USD) trong khi Orbital Sciences Corp (ngày nay là Orbital ATK) nhận được hợp đồng cho 8 chuyến bay (trị giá 1,9 tỷ USD).

Falcon 9 và Falcon Heavy

Cái tên quan trọng trong đội tên lửa của SpaceX là Falcon 9 với một trong nhiều đặc điểm nổi bật là khả năng tái sử dụng. Falcon 9 chở nhiều hàng hóa lên quỹ đạo thấp của Trái Đất (13.150 kg) so với Falcon 1 (670 kg).

Tầng đẩy tên lửa Falcon 9 đầu tiên hạ cánh vào ngày 21/12/2015. SpaceX tìm cách thu hồi các tầng đẩy như một hoạt động thường xuyên. Chúng thường hạ cánh trên tàu tự động gần bãi phóng. Nhiều tầng đẩy Falcon 9 được tái sử dụng vô số lần để giảm chi phí phóng.

Một tên lửa mạnh hơn là Falcon Heavy ra mắt vào ngày 6/2/2018, hoàn thành gần như tất cả cột mốc quan trọng. Falcon Heavy bay thành công lên quỹ đạo, chở theo một chiếc Tesla Roadster (xe điện do Tesla, một công ty khác của Musk, sản xuất) và mannequin mặc bộ đồ phi hành gia có biệt danh Starman.

Hai tầng đẩy tên lửa hạ cánh thành công gần Trung tâm vũ trụ Kennedy như dự kiến, nhưng tầng lõi đáp xuống biển ở tốc độ quá nhanh là 480 km/h và không thể tồn tại do lực tác động. Falcon Heavy sau đó tiến hành đốt động cơ trong không gian, đưa chiếc Roadster bay xa ít nhất ngang quỹ đạo sao Hỏa.

Tàu Dragon và các nhiệm vụ chở hàng lên ISS

Cột mốc quan trọng tiếp theo đối với SpaceX là vận chuyển hàng lên ISS. Tàu Dragon phóng trên tên lửa Falcon 9, vận chuyển chuyến hàng đầu tiên lên trạm ISS vào tháng 5/2012 trong chuyến bay thử nghiệm cho chương trình COTS. Buổi phóng tàu bị trì hoãn vài ngày do vấn đề động cơ, nhưng tên lửa cất cánh an toàn trong lần thử tiếp theo.

SpaceX hoàn thành chuyến bay thương mại đầu tiên lên ISS vào tháng 10/2012. Chuyến bay đó đạt hầu hết mục tiêu, nhưng tên lửa bị trục trặc một phần trong buổi phóng. Sự cố kết thúc với vệ tinh Orbcomm-OG2 bị kẹt ở quỹ đạo thấp bất thường, dẫn tới nhiệm vụ thất bại.

Phiên bản đầu tiên của tàu vũ trụ Dragon đã thực hiện 20 chuyến bay lên trạm ISS trong năm 2020, tất cả ngoại trừ tàu CRS-7 (bay vào tháng 6/2015) đến nơi thành công. CRS-7 bay lạc do trục trặc ở tên lửa và SpaceX đã thiết kế lại tên lửa trước buổi phóng thành công tiếp theo vào ngày 8/4/2016. Một phiên bản mới của tàu chở hàng Dragon bắt đầu bay vào tháng 12/2020.

Tàu Crew Dragon và chuyến bay chở người lên ISS

SpaceX phát triển vài nguyên mẫu trước khi phóng tàu Crew Dragon vào không gian. Công ty tiến hành thử nghiệm hủy phóng tại bãi và thử nghiệm bay lơ lửng có dây buộc ở Cơ sở phát triển và thử nghiệm tên lửa SpaceX tại McGregor, Texas.

SpaceX còn sử dụng module chịu áp suất và module hệ thống hỗ trợ sự sống và kiểm soát môi trường để kiểm tra những hệ thống chủ chốt trước khi bay vào không gian. Tàu Crew Dragon đầu tiên cất cánh đã hoàn thành Crew Demo-1, nhiệm vụ không người lái lên ISS vào ngày 2/3/2019 và hạ cánh thành công sau 8 ngày trong vũ trụ. Con tàu bất ngờ bị phá hủy sau chuyến bay trong loạt thử nghiệm đánh giá hệ thống hủy phóng.

SpaceX phóng chuyến bay thử chở người đầu tiên là Demo-2 vào ngày 30/3/2020, đưa phi hành gia Bob Behnken và Doug Hurley lên ISS. Trên tàu Crew Dragon Endeavour của SpaceX, bộ đôi phi hành gia quay trở lại Trái Đất vào ngày 2/8/2020. Vào ngày 15/11/2020, chuyến bay khai thác thành công đầu tiên là Crew-2, sử dụng tên lửa Falcon 9 để phóng 4 phi hành gia lên ISS trên tàu Crew Dragon có biệt danh "Resilience".

Starship

Hệ thống Starship trên bệ phóng ở cơ sở Starbase của SpaceX vào tháng 3/2022. Ảnh: SpaceX

Starship là trọng tâm trong kế hoạch bay tới sao Hỏa của Musk. Chương trình thử nghiệm bắt đầu với một phương tiện nhỏ gọi là Starhopper, thực hiện hàng loạt chuyến bay thử có dây buộc và không dây buộc trong năm 2019 và 2020. Sau đó, SpaceX bắt đầu thử nghiệm một loạt phương tiện Starship trong các chuyến bay lên độ cao lớn, bắt đầu với thử nghiệm bay đoạn ngắn của nguyên mẫu SN5 vào tháng 8/2020. Một trong những thách thức lớn nhất của chương trình là xử lý thao tác lật giữa không trung, dẫn tới vài nguyên mẫu Starship bị phá hủy trước khi SN15 hạ cánh nhẹ nhàng vào ngày 5/5/2021.

Tàu Starship được thiết kế để phóng lên quỹ đạo và không gian sâu trên tên lửa đẩy Super Heavy cao 70 m chứa khoảng 3,6 tấn oxy và methane lỏng trong bình nhiên liệu. Super Heavy có 4 cánh phụ dạng lưới giúp hỗ trợ điều khiển quá trình hạ thấp của tên lửa đẩy. Bộ đôi Starship và Super Heavy tạo thành hệ thống phóng có thể tái sử dụng hoàn toàn cao 120 m khi xếp chồng lên nhau lần đầu tiên vào tháng 8/2021.

Starship phóng lần đầu tiên vào tháng 4/2023. Theo kế hoạch, trong khoảng 3 phút, Starship sẽ tách ra và tiếp tục bay bằng động cơ riêng, rồi hạ cánh ở ngoài khơi Hawaii sau 1,5 giờ. Tuy nhiên, không lâu sau khi tách khỏi tên lửa đẩy, một vụ nổ xảy ra. Từ nhiệm vụ này, SpaceX đã thực hiện hơn 1.000 thay đổi đối với thiết kế tên lửa, trong đó có thay đổi hệ thống tách tầng.

Lần phóng thứ hai diễn ra vào tháng 11/2023. Lần này, quá trình tách tầng diễn ra hoàn hảo, Starship bay lên độ cao 150 km. Trong khi đốt động cơ ở tầng thứ hai, Starship giải phóng quá nhiều oxy lỏng, dẫn tới phát nổ. Trong chuyến bay thứ ba hôm 14/3, Starship của SpaceX lần đầu tiên thử nghiệm nhiều thao tác trên quỹ đạo trong một giờ nhưng bị phá hủy trong quá trình hồi quyển. Ở lần bay thứ tư hôm 6/6, Starship vượt qua nhiều cột mốc quan trọng trong chuyến bay thử nghiệm, bao gồm khoang tàu Starship nguyên vẹn sau khi trải qua nhiệt độ cực hạn trong khí quyển Trái Đất, cả khoang tàu và tên lửa đẩy đều hạ cánh an toàn.

Trong chuyến bay thử thứ năm vào sáng ngày 13/10, tên lửa đẩy Super Heavy giải phóng Starship trên đường bay vào không gian, sau đó rơi trở lại Trái Đất. Lần đầu tiên, cặp đũa máy khổng lồ tại bệ phóng ở Texas của SpaceX đón trúng tên lửa đẩy rơi xuống, một thành tựu chưa từng có trong lĩnh vực công nghệ tên lửa. Nhờ đó, SpaceX có thể tiến gần hơn tới mục tiêu xây dựng hệ thống tên lửa tái sử dụng hoàn toàn trong lịch sử, giảm mạnh chi phí bay vào không gian và cuối cùng biến nhân loại thành loài đa hành tinh. Sau khi chứng minh cả tàu Starship và tên lửa đẩy Super Heavy có thể phóng vào vũ trụ và bay về Trái Đất nguyên vẹn, công ty đang trên đà thực hiện mục tiêu khiến chi phí phóng tên lửa rẻ hơn ước tính 10 lần.

Kế hoạch tương lai của SpaceX

SpaceX có tệp khách hàng trải rộng từ khối tư nhân, quân đội tới các tổ chức phi chính phủ sẵn sàng chi tiền để thuê công ty chở hàng lên quỹ đạo. Dù kiếm tiền từ dịch vụ phóng, công ty cũng tập trung vào phát triển công nghệ khám phá vũ trụ trong tương lai.

Năm 2016, Musk công bố kế hoạch kỹ thuật để bay tới sao Hỏa, hướng tới tạo ra một thuộc địa tự cung tự cấp trên hành tinh đỏ trong 50 - 100 năm tới. Hệ thống vận chuyển liên hành tinh về cơ bản là phiên bản lớn hơn của Falcon 9. Tuy nhiên, tàu vũ trụ lớn hơn so với tàu Dragon dự kiến chở ít nhất 100 hành khách mỗi chuyến bay.

Starship tiếp tục hiện diện trong kế hoạch chinh phục sao Hỏa của Musk. Tháng 2/2022, Musk cho biết SpaceX có thể đạt tỷ lệ phóng một phương tiện Starship cách 6 - 8 giờ và một tên lửa Super Heavy mỗi giờ trong các nhiệm vụ chở tới 150 tấn hàng lên quỹ đạo. Tỷ lệ phóng cao như vậy sẽ giúp giảm mạnh chi phí, khiến định cư trên sao Hỏa khả thi hơn về mặt kinh tế.

An Khang (Theo Space)