Con người sẽ hạ cánh trên sao Hỏa? Tìm hiểu về lịch sử thám hiểm sao Hỏa và 7 thách thức chính khi đưa con người lên sao Hỏa

Khám phá sao Hỏa từ lâu đã trở thành chủ đề mê hoặc con người. Trong khi các sứ mệnh đến sao Hỏa thường xuyên là chủ đề của các cuốn sách và phim khoa học viễn tưởng, thực tế có thể không xa như vậy. Những tiến bộ gần đây trong công nghệ vũ trụ và sự thương mại hóa nhanh chóng của thị trường không gian có thể sớm khiến sứ mệnh của con người lên sao Hỏa có thể trở thành hiện thực. Hơn nữa, nếu bạn nhìn vào lịch sử 300.000 năm khám phá của loài người, rõ ràng nhu cầu khám phá là cơ bản đối với bản chất của chúng ta. Được đóng khung theo cách này, sứ mệnh tới sao Hỏa không thực sự là một câu hỏi về việc nếu — mà là một câu hỏi về thời gian.

Chuyển đến phần

• Tại sao con người nên du hành đến sao Hỏa?
• Lịch sử Khám phá Sao Hỏa là gì?
• 7 thách thức chính khi đến sao Hỏa
• Cuối cùng thì con người sẽ lên sao Hỏa bằng cách nào?
• Muốn Tìm hiểu Thêm về Khám phá Không gian?
• Tìm hiểu thêm về MasterClass của Chris Hadfield

Cựu chỉ huy của Trạm Vũ trụ Quốc tế dạy bạn khoa học về khám phá không gian và những gì tương lai nắm giữ.

Tại sao con người nên du hành đến sao Hỏa?

Một trong những tác động lớn nhất của sứ mệnh tới sao Hỏa là tìm thấy sự sống hoặc bằng chứng về sự sống đã tuyệt chủng, bất kể sự sống đó có đơn giản đến đâu. Nó không chỉ trả lời câu hỏi liệu chúng ta có đơn độc trong vũ trụ hay không - mà còn chỉ ra rằng có tiềm năng cho sự sống ở khắp mọi nơi trong vũ trụ.

Lịch sử Khám phá Sao Hỏa là gì?

Nhiều tàu vũ trụ đã hạ cánh trên bề mặt sao Hỏa, bao gồm Viking 1, Viking 2 và Mars Pathfinder. Các tàu vũ trụ như Mariner 4, Mariner 9, Mars Express, 2001 Mars Odyssey, Mars Global Surveyor và Mars Reconnaissance Orbiter đã tiến hành công việc khảo sát để lập bản đồ bề mặt sao Hỏa. Tàu thăm dò sao Hỏa của cả NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã khám phá bề mặt sao Hỏa, gửi dữ liệu và hình ảnh có giá trị về Trái đất.

Vào năm 2010, Tổng thống Hoa Kỳ Barack Obama đã công bố tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Texas một đề xuất nhằm thực hiện một sứ mệnh trên sao Hỏa có người lái vào những năm 2030. NASA có kế hoạch khởi động sứ mệnh Mars 2020 rover, sẽ gửi một tàu đổ bộ không người lái trên sao Hỏa đến hành tinh đỏ để khám phá các dấu hiệu của sự sống, cả trong quá khứ và hiện tại.

NASA cũng đang thử nghiệm tàu ​​vũ trụ được thiết kế để lần đầu tiên vận chuyển con người lên sao Hỏa.

7 thách thức chính khi đến sao Hỏa

Thách thức về kỹ thuật và công nghệ để đến được sao Hỏa thật khó khăn. Trái đất và sao Hỏa có quỹ đạo quay quanh mặt trời khác nhau, có nghĩa là khoảng cách giữa hai hành tinh liên tục thay đổi. Ngay cả khi có thời lượng khởi động tối ưu, đó vẫn là một chuyến đi dài vào nơi vô định với một con tàu chưa được kiểm chứng, vận chuyển mọi thứ bạn cần mà không có cách nào để tiếp tế các mặt hàng quan trọng. Và đó chỉ là sự khởi đầu. Những thách thức khác bao gồm:

1. Xây dựng tàu vũ trụ phù hợp . Lên mặt trăng là một chuyến đi kéo dài ba ngày, vì vậy một tàu vũ trụ thực dụng như Apollo là đủ. Sứ mệnh sao Hỏa đầu tiên đòi hỏi một hành trình dài hơn nhiều, vì vậy tàu vũ trụ sẽ cần có nhiều không gian sống hơn, nhiều chỗ hơn cho các hệ thống dự phòng, thiết bị cho các chuyến đi bộ ngoài không gian, một hệ thống đẩy đáng tin cậy và — có lẽ quan trọng nhất — các phương tiện giải trí để giữ cho các phi hành gia tham gia , hiệu quả và lành mạnh trong quá trình du hành vũ trụ.
2. Khả năng tái chế không khí và nước . Phần lớn những gì hệ thống hỗ trợ sự sống thực hiện trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) bắt chước những gì diễn ra tự nhiên trên Trái đất. Các bộ xử lý làm sạch không khí của các phi hành gia, lọc các khí vi lượng và loại bỏ khí cacbonic thở ra của họ. Khi có thể, oxy được chiết xuất và thải ngược trở lại cabin, nhưng phần thất thoát nhỏ được bổ sung bằng lượng oxy dự trữ. Nước cũng được tái chế tương tự từ nước tiểu và máy hút ẩm, thông thường với hiệu suất khoảng 90%. Điều đó tốt hơn bao giờ hết, nhưng mọi tàu chở hàng vẫn vận chuyển không khí và nước lên ISS. Chúng ta cần phải tái chế gần như 100% trước khi tự tin hành trình đến sao Hỏa và xa hơn nữa vào không gian sâu.
3. Tăng trưởng lương thực . Đối với các sứ mệnh không gian lên sao Hỏa và xa hơn nữa, việc mang theo thức ăn đã chuẩn bị sẵn sẽ trở nên ít thực tế hơn. Hiện đang có các thử nghiệm trên ISS để khám phá cách trồng trọt, thử nghiệm những thứ như hướng cây phát triển mà không cần trọng lực, cách thụ phấn và loại đất thủy canh nào tốt nhất. Khả năng tự duy trì và trồng thực phẩm trong không gian chỉ là một trong nhiều công nghệ cần thiết cho các sứ mệnh lên sao Hỏa và thám hiểm không gian trong tương lai.
4. Thu phí trên cơ thể con người . Tình trạng không trọng lượng kéo dài gây ảnh hưởng đến cơ thể con người. Có những tác động đáng kể đến sự cân bằng, điều hòa huyết áp, mật độ xương và đôi khi là thị lực. Đối với các phi hành gia du hành đến Hành tinh Đỏ, sẽ không có nhóm hỗ trợ mặt đất để hỗ trợ sau khi hạ cánh xuống bề mặt Sao Hỏa. Trọng lượng và cấu hình của các bộ vũ trụ trên sao Hỏa cũng sẽ phải cho phép thời gian thích ứng với lực hấp dẫn của sao Hỏa. Ngoài ra, môi trường tự nhiên trên bề mặt hành tinh gây nguy hiểm cho sự sống của con người; bầu khí quyển sao Hỏa có áp suất không khí rất thấp, không có oxy, 96% carbon dioxide, bức xạ cao và các tia vũ trụ. Môi trường sống và các bộ đồ vũ trụ sẽ cần phải bảo vệ các phi hành đoàn khỏi bầu khí quyển của sao Hỏa.
5. Kém giao tiếp . Cuộc sống trên sao Hỏa cũng sẽ gặp nhiều thử thách về mặt tâm lý. Even when Earth and Mars are at their closest, 35 million miles apart, it takes radio waves about four minutes to get from here to there. Vì vậy, nếu phi hành đoàn Sao Hỏa truyền tín hiệu đến Houston, thì nhanh nhất họ sẽ nghe được phản hồi từ NASA là 8 phút sau — trường hợp xấu nhất là 48 phút sau. Do đó, việc liên lạc trong thời gian thực sẽ không thể thực hiện được, và phi hành đoàn trên sao Hỏa sẽ cần phải biết cách tự chủ về mặt kỹ thuật và tinh thần, đặc biệt là trong trường hợp có bão bụi hoặc các trường hợp khẩn cấp khác.
6. Xác định con đường đúng . Con đường chúng ta đi giữa Trái đất và sao Hỏa cần phải được quyết định. Mỗi ngày di chuyển là một ngày khác dành cho việc ăn thức ăn, uống nước, hít thở không khí của con tàu và thải ra chất thải cũng như tiếp xúc với bức xạ liên hành tinh và nguy cơ hỏng hóc hệ thống quan trọng. Nếu có đủ nhiên liệu, một tuyến đường trực tiếp hơn có thể được sử dụng, ép buộc cơ học quỹ đạo. Nếu chúng ta phát minh ra những động cơ hiệu quả hơn, chúng ta có thể bắn chúng lâu hơn và bay ít hơn, cũng làm giảm tổng thời gian.
7. Hạ cánh cẩn thận . Ngay cả khi chúng ta đến được bầu khí quyển của sao Hỏa, việc hạ cánh cũng đặt ra một loạt thách thức khác. Khi chúng ta đang ở tốc độ quỹ đạo, chúng ta có thể sử dụng bầu khí quyển mỏng của sao Hỏa để cung cấp ma sát phanh, lái chính xác vào đó để giảm dần đến tốc độ phù hợp. Nhưng toàn bộ con tàu vận chuyển sẽ cần phải đủ cứng để chịu nhiệt và áp suất liên quan. Một lựa chọn thỏa hiệp có thể là hủy bỏ môi trường sống đã đưa chúng ta lên sao Hỏa, chui vào một chiếc tàu con nhộng và đưa nó trực tiếp lên bề mặt. Nhưng bầu khí quyển của sao Hỏa mỏng hơn nhiều so với Trái đất, có nghĩa là dù gần như không hoạt động. Tuy nhiên, nó đủ dày để ma sát gây nóng nên tàu cần được che chắn nhiệt thích hợp. Vật thể nặng nhất mà chúng tôi đã hạ cánh trên sao Hỏa tính đến năm 2018 là tàu Curiosity Rover của NASA (một phần của Sứ mệnh Phòng thí nghiệm Khoa học Sao Hỏa), nặng khoảng một tấn (trên Trái đất). Một chiếc tàu chở thủy thủ sẽ nặng hơn nhiều so với một chiếc tàu thám hiểm sao Hỏa. Để đưa con người lên sao Hỏa, chúng tôi có thể sẽ cần sử dụng bầu khí quyển của sao Hỏa để làm chậm một phần tàu, sau đó động cơ chữa cháy để làm chậm tốc độ từ bề mặt đến địa điểm hạ cánh.

Lớp học thạc sĩ

Được đề xuất cho bạn

Các lớp học trực tuyến được giảng dạy bởi những bộ óc vĩ đại nhất thế giới. Mở rộng kiến ​​thức của bạn trong các danh mục này.

làm thế nào để loại bỏ muối khỏi súp

Dạy khám phá không gian

Dạy bảo tồn

Dạy tư duy khoa học và giao tiếp

Dạy khoa học về giấc ngủ ngon hơn

Cuối cùng thì con người sẽ lên sao Hỏa bằng cách nào?

Nghĩ như một người chuyên nghiệp

Cựu chỉ huy của Trạm Vũ trụ Quốc tế dạy bạn khoa học về khám phá không gian và những gì tương lai nắm giữ.

Mặc dù việc lên sao Hỏa sẽ khó khăn về tài chính và hậu cần, các nhà khoa học tin rằng cuối cùng có thể đạt được điều đó bằng cách làm theo một số bước chính:

• Tiếp tục khám phá mặt trăng . Các sứ mệnh lên mặt trăng và sao Hỏa gắn liền với nhau, vì mặt trăng mang đến cơ hội thử nghiệm các công cụ mới như hệ thống hỗ trợ sự sống và môi trường sống của con người có thể được sử dụng trong sứ mệnh sao Hỏa trong tương lai. Việc tiếp tục khám phá mặt trăng là rất quan trọng để một ngày nào đó có thể bay tới sao Hỏa.
• Phát triển công nghệ tàu vũ trụ tiên tiến hơn . Không có trạm vũ trụ nào trong không gian sâu, điều đó có nghĩa là con tàu đưa con người lên sao Hỏa sẽ phải thực hiện cuộc hành trình mà không cần tiếp nhiên liệu. NASA hiện đang trong quá trình phát triển một hệ thống đẩy điện mặt trời để thực hiện chuyến bay trong không gian sâu. Ngoài ra, tàu vũ trụ sẽ yêu cầu một hệ thống định vị trong không gian sâu, tên lửa đủ mạnh để đẩy các phi hành gia trong suốt quãng đường hành trình và quay trở lại, và thiết bị hạ cánh hoạt động trên sao Hỏa, nơi có bầu khí quyển mỏng.
• Thiết kế bộ đồ vũ trụ để đảm bảo an toàn cho phi hành gia . Môi trường trên sao Hỏa có tính chất thù địch: việc thiếu tầng ôzôn có nghĩa là không có lá chắn tích hợp chống lại bức xạ tia cực tím và các superoxit trên đất sao Hỏa có thể ảnh hưởng đến con người đi bộ trên bề mặt của nó. Các kỹ sư sẽ cần phải thiết kế những bộ quần áo bảo vệ môi trường sống để tránh gây hại cho cơ thể con người.

Muốn Tìm hiểu Thêm về Khám phá Không gian?

Cho dù bạn là một kỹ sư du hành vũ trụ mới chớm nở hay đơn giản là muốn tìm hiểu kỹ hơn về khoa học du hành vũ trụ, việc tìm hiểu về lịch sử chi tiết và phong phú của chuyến bay vào vũ trụ của con người là điều cần thiết để hiểu được quá trình khám phá không gian đã phát triển như thế nào. Trong MasterClass của Chris Hadfield về khám phá không gian, cựu chỉ huy Trạm Vũ trụ Quốc tế cung cấp cái nhìn sâu sắc vô giá về những gì cần thiết để khám phá không gian và những gì tương lai giữ cho loài người ở biên giới cuối cùng. Chris cũng nói về khoa học du hành vũ trụ, cuộc sống như một phi hành gia và cách bay trong không gian sẽ thay đổi mãi mãi cách bạn nghĩ về cuộc sống trên Trái đất.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về khám phá không gian? Tư cách thành viên thường niên của MasterClass cung cấp các bài học video độc quyền từ các nhà khoa học và phi hành gia bậc thầy như Chris Hadfield.