Việc cố gắng cho một xe tự hành lớn bằng chiếc xe hơi hạ cánh xuống một hành tinh khác đã là một thách thức. Nhưng điều khó khăn hơn như vậy chính là làm điều đó trong khi xe tự hành treo một cách nguy hiểm bên dưới một cần trục bay lơ lửng trên không và cả hai chỉ được kết nối bằng một vài sợi cáp mỏng manh.
Trong vòng vài phút và không có sự hỗ trợ nào khác, con tàu phải giảm tốc từ 21.000 km/giờ xuống zero, sau đó cần trục phải hạ xe tự hành xuống mặt đất trên 6 bánh xe của nó. Việc này nghe như phim khoa học viễn tưởng, nhưng các kỹ sư NASA đã làm điều đó thành công vào tháng 8/2012, khi tàu Curiosity đáp xuống Sao Hỏa sau một cuộc hạ cánh nguy hiểm chưa từng có.
Trước Curiosity, 3 xe tự hành sao Hỏa đầu tiên của NASA là Pathfinder, Spirit và Opportunity đã hạ cánh trong tình trạng được bao bọc trong những túi khí khổng lồ, chúng nảy hơn 15 lần trên bề mặt Sao Hỏa trước khi chậm lại và dừng hẳn. Tuy nhiên, đối với xe Curiosity có kích thước bằng một chiếc xe hơi thì tính toán cho thấy những túi khí là không hiệu quả, chưa kể cũng ít có vật liệu nào chịu được trọng lượng 1 tấn của chiếc xe.
Vì vậy, cách duy nhất để hạ Curiosity xuống bề mặt là sử dụng một cần trục có trang bị các động cơ đẩy và bản thân cần trục này là một con tàu khác lớn hơn. Nhưng đội ngũ điều khiển sứ mệnh không chắc làm thế nào để treo một xe tự hành lớn như Curiosity mà không bị lắc lư, nên họ đã tích hợp vào cần trục công nghệ sao cho nó cảm nhận và chế ngự được sự rung lắc.
Trong vòng vài phút và không có sự hỗ trợ nào khác, con tàu phải giảm tốc từ 21.000 km/giờ xuống zero, sau đó cần trục phải hạ xe tự hành xuống mặt đất trên 6 bánh xe của nó. Việc này nghe như phim khoa học viễn tưởng, nhưng các kỹ sư NASA đã làm điều đó thành công vào tháng 8/2012, khi tàu Curiosity đáp xuống Sao Hỏa sau một cuộc hạ cánh nguy hiểm chưa từng có.
Trước Curiosity, 3 xe tự hành sao Hỏa đầu tiên của NASA là Pathfinder, Spirit và Opportunity đã hạ cánh trong tình trạng được bao bọc trong những túi khí khổng lồ, chúng nảy hơn 15 lần trên bề mặt Sao Hỏa trước khi chậm lại và dừng hẳn. Tuy nhiên, đối với xe Curiosity có kích thước bằng một chiếc xe hơi thì tính toán cho thấy những túi khí là không hiệu quả, chưa kể cũng ít có vật liệu nào chịu được trọng lượng 1 tấn của chiếc xe.
Vì vậy, cách duy nhất để hạ Curiosity xuống bề mặt là sử dụng một cần trục có trang bị các động cơ đẩy và bản thân cần trục này là một con tàu khác lớn hơn. Nhưng đội ngũ điều khiển sứ mệnh không chắc làm thế nào để treo một xe tự hành lớn như Curiosity mà không bị lắc lư, nên họ đã tích hợp vào cần trục công nghệ sao cho nó cảm nhận và chế ngự được sự rung lắc.
Cần trục phản lực (trên) và xe tự hành Curiosity (dưới).
Trong hành trình dài 9 tháng đến Sao Hỏa, Curiosity luôn được nhóm 400 nhà khoa học và kỹ sư hướng dẫn và kiểm tra kỹ càng. Nhưng trong suốt quá trình xâm nhập, hạ độ cao và đổ bộ (EDL) kéo dài 7 phút, con tàu trị giá 2,5 tỷ USD này tự lực cánh sinh hoàn toàn. Mệnh lệnh cuối cùng từ Trái đất đã được gửi đi từ 2 tiếng trước đó. Chưa kể do chênh lệch thời gian giữa hai hành tinh, các nhà khoa học không biết liệu Curiosity đã hạ cánh an toàn hay bị rơi cho đến 15 phút sau khi nó đáp xuống.
Sứ mệnh được coi là thành công ngay sau khi xe Curiosity 6 bánh đáp xuống tại miệng hố Gale rộng 154 km và 10 thiết bị khoa học của nó đều hoạt động tốt. Các kỹ sư ở bộ phận điều khiển sứ mệnh tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) đã nhảy lên vui mừng khi biết Curiosity đã hạ cánh an toàn.
Nỗ lực hạ cánh phức tạp của Curiosity được mệnh danh là “7 phút kinh hoàng.”
Khi phương pháp tiến hành EDL bằng cần trục trên không được đề xuất vào đầu thập niên 2000 như cách duy nhất để hạ cánh một xe tự hành hạng nặng trên sao Hỏa, nó táo bạo đến nỗi ít chuyên gia nào ủng hộ ý tưởng này, một phần vì NASA lúc đó đã trải qua một số thất bại nghiêm trọng trên Sao Hỏa.
Ý tưởng cho rằng phải đặt cần trục phản lực phía trên xe tự hành thay vì bên dưới, như cách làm thông thường, đã khiến nhiều người nghi ngại. Rob Manning, thành viên của JPL, nhớ lại: “Mọi người đều mặc định rằng động cơ đẩy phải luôn ở bên dưới, giống như trong phim khoa học viễn tưởng cũ khi tên lửa đáp xuống một hành tinh.”
Quảng cáo
Nhưng nếu vậy thì cần trục phản lực không chỉ khuấy động bụi cát trong quá trình hạ cánh, mà còn có thể đào một cái hố cạn trên mặt đất khiến xe tự hành không đủ sức leo ra ngoài. Bằng cách đặt cần trục phía trên chiếc xe, NASA luôn đảm bảo rằng các bánh xe sẽ chạm đất trực tiếp, giảm bớt công sức phải đẩy xe xuống.
Thực ra, việc đặt cần trục phản lực phía trên xe tự hành cũng không khác tình huống đặt dưới là bao bởi xe tự hành nằm lọt thỏm trong cần trục. Đồng thời 8 động cơ đẩy của cần trục đều chỉa ra ngoài nên luồng khí xả ra không hề bị xe tự hành cản trở.
Adam Steltzner, người phụ trách quá trình EDL, bày tỏ: “Nếu việc này không suôn sẻ, sẽ không có cách nào để giấu mặt cả, và mọi người chúng tôi gặp trên phố ắt sẽ lên lớp rằng họ thừa biết điều đó không hiệu quả.” Ngoài ra, cựu giám đốc NASA Mike Griffin nói với đội điều khiển sứ mệnh rằng ý tưởng này tuy điên rồ, nhưng nó đủ điên rồ để thực hiện được.
Công nghệ mới này đã thành công đến mức vào năm 2021, NASA đã sử dụng phương pháp cần trục trên không tương tự để hạ cánh thành công một xe tự hành khác là Perseverance. Các nhà khoa học cho biết công nghệ tương tự có thể được sử dụng tiếp cho các tàu vũ trụ lớn hơn, không chỉ hướng đến sao Hỏa mà còn đến những nơi khác trong Hệ mặt trời.
Theo [1], [2].
Quảng cáo
