Sự cố Boeing Starliner là gì mà khiến 2 nhà du hành vũ trụ của NASA mắc kẹt ở ISS hơn 9 tháng?
Sự kiện hai nhà du hành vũ trụ Butch Wilmore và Suni Williams trở về Trái Đất sau 9 tháng trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) thực sự đã thu hút sự chú ý lớn từ công chúng, không chỉ vì thời gian lưu trú kéo dài bất ngờ mà còn vì những vấn đề kỹ thuật phức tạp liên quan đến tàu vũ trụ Boeing Starliner.
1. Bối cảnh sự kiện
Butch Wilmore và Suni Williams, hai phi hành gia kỳ cựu của NASA, phóng lên ISS vào ngày 05/6/2024 trên tàu vũ trụ Boeing Starliner trong sứ mệnh thử nghiệm có người lái đầu tiên (Crew Flight Test - CFT). Đây là chuyến bay nhằm kiểm tra khả năng của Starliner trong việc đưa phi hành gia lên ISS và trở về an toàn. Kế hoạch ban đầu là họ chỉ ở lại ISS trong 8 ngày.
Nhưng kết quả thực tế, thay vì 8 ngày, họ ở lại ISS suốt 286 ngày (hơn 9 tháng), đến khi trở về Trái Đất vào ngày 18/3/2025 trên tàu SpaceX Crew Dragon.
Nói thêm về Boeing và Starliner
Boeing: tay chơi lâu năm trong lĩnh vực chinh phục không gian, nhưng đang đuối sức, thất thế trước các tay chơi mới nổi.
- 1960s: Tham gia chương trình Apollo của NASA, chế tạo tầng trên (S-IVB) của tên lửa Saturn V, đưa phi hành gia lên Mặt Trăng.
- 1970s-1980s: Phát triển hệ thống vệ tinh quân sự và thương mại, như vệ tinh GPS đầu tiên.
- 1990s-2000s: Là nhà thầu chính xây dựng ISS (đóng góp hơn 50% cấu trúc), quản lý nhiều hệ thống quan trọng.
- 2010s: Tham gia Commercial Crew Program với Starliner.
Boeing đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng, đặc biệt trong vai trò hỗ trợ NASA và quốc phòng Mỹ. Dưới đây là các cột mốc nổi bật:
a. Chương trình Apollo
- Thành tựu: Boeing chế tạo tầng S-IVB của tên lửa Saturn V, phần quan trọng đẩy tàu Apollo lên quỹ đạo và hướng tới Mặt Trăng. Họ tham gia từ Apollo 1 đến Apollo 17 (1960s-1970s).
- Ý nghĩa: Đóng góp trực tiếp vào việc đưa con người lên Mặt Trăng (1969).
b. Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS)
- Thành tựu: Là nhà thầu chính xây dựng ISS từ 1998, Boeing thiết kế và lắp ráp nhiều mô-đun (như Destiny Lab), hệ thống điện, và quản lý vận hành.
- Ý nghĩa: ISS là biểu tượng hợp tác quốc tế, nơi Boeing chứng tỏ khả năng kỹ thuật vượt trội.
c. Tàu con thoi (Space Shuttle)
- Thành tựu: Boeing (qua công ty con Rockwell, sau sáp nhập) chế tạo tàu con thoi (Columbia, Challenger, v.v.) và quản lý chương trình từ 1981-2011.
- Ý nghĩa: Hơn 135 sứ mệnh thành công, mở ra kỷ nguyên tái sử dụng tàu vũ trụ.
d. Vệ tinh
- Thành tựu:
- Vệ tinh GPS (dòng Block I, II): Hỗ trợ định vị toàn cầu từ 1978.
- Vệ tinh quân sự (như Wideband Global SATCOM): Phục vụ quốc phòng Mỹ.
- X-37B: Tàu vũ trụ không người bí mật của Không quân Mỹ, bay thử từ 2010, lập kỷ lục ở lại quỹ đạo 908 ngày (2019-2022).
- Ý nghĩa: Tăng cường khả năng giám sát và liên lạc từ không gian.
e. Boeing Starliner
- Thành tựu:
- OFT-1 (2019): Chuyến bay thử không người thất bại do lỗi phần mềm, không đến được ISS.
- OFT-2 (2022): Bay thử không người thành công, docking với ISS và trở về an toàn.
- Crew Flight Test (CFT, 2024): Đưa Butch Wilmore và Suni Williams lên ISS (6/6/2024), nhưng gặp sự cố rò rỉ heli và hỏng động cơ, dẫn đến việc tàu trở về không người (6/9/2024).
- Ý nghĩa: Dù gặp trục trặc, Starliner vẫn chứng minh khả năng phóng và docking, là bước tiến trong chương trình CCP.
Starliner: nỗ lực lấy lại vị thế của Boeing, nhưng vẫn đang thất bại.
Thông số kỹ thuật
- Kích thước: Cao 5.03 m (bao gồm mô-đun dịch vụ), đường kính 4.56 m.
- Sức chứa: Tối đa 7 người, nhưng thường chở 4 phi hành gia cùng hàng hóa (~100 kg).
- Thiết kế: Gồm hai phần:
- Mô-đun phi hành đoàn (Crew Module): Có thể tái sử dụng (lên đến 10 lần), hạ cánh bằng dù và túi khí tại White Sands Missile Range, New Mexico.
- Mô-đun dịch vụ (Service Module): Không tái sử dụng, chứa hệ thống đẩy và năng lượng, bị bỏ lại trước khi tái nhập khí quyển.
- Động cơ đẩy: 28 động cơ nhỏ (reaction control system - RCS) và 4 động cơ lớn hơn (orbital maneuvering and attitude control - OMAC), dùng nhiên liệu hypergolic (MMH/NTO - monomethylhydrazine và nitrogen tetroxide).
- Nhiên liệu phụ trợ: Heli để tạo áp suất cho hệ thống đẩy.
- Tên lửa phóng: Atlas V của United Launch Alliance (ULA), một liên doanh giữa Boeing và Lockheed Martin.
Đặc điểm nổi bật
- Tự động hóa cao: Có thể hoạt động không người hoặc có người điều khiển.
- Tái sử dụng: Giảm chi phí so với các tàu dùng một lần như Soyuz.
- Hợp tác NASA: Phát triển từ 2014 với hợp đồng trị giá 4.2 tỷ USD từ NASA.
2. Chi tiết về sự cố kỹ thuật của Starliner
Tàu Boeing Starliner gặp phải một loạt vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng ngay sau khi phóng, khiến NASA không thể sử dụng nó để đưa hai phi hành gia trở về như dự kiến. Các sự cố cụ thể bao gồm:
a. Rò rỉ heli (Helium Leaks)
Ngay sau khi phóng, Starliner phát hiện một rò rỉ heli ổn định nhưng nhỏ trong hệ thống ống dẫn liên quan đến động cơ đẩy (propulsion system). Heli được dùng để tạo áp suất cho các động cơ đẩy (thrusters), rất quan trọng để điều khiển tàu trong không gian.
Khi tàu đến gần ISS vào ngày 6/6/2024, 4 rò rỉ heli khác xuất hiện, làm tăng mức độ nghiêm trọng của vấn đề. Tổng cộng có 5 điểm rò rỉ được ghi nhận.
b. Hỏng động cơ đẩy (Thruster Failures)
Trong quá trình tiếp cận ISS, 5 trong số 28 động cơ đẩy của Starliner bị hỏng, khiến tàu gặp khó khăn trong việc điều chỉnh quỹ đạo và hướng chính xác để cập bến với ISS. Sau đó, 4 động cơ được kích hoạt lại, nhưng hiệu suất không ổn định.
Các vấn đề có thể liên quan đến nhiệt độ cao bất thường trong hệ thống đẩy, làm ảnh hưởng đến van và động cơ.
c. Phần mô-đun dịch vụ (Service Module)
Các rò rỉ heli và hỏng động cơ nằm ở phần mô-đun dịch vụ của Starliner, phần này bị bỏ lại trước khi tàu hạ cánh xuống Trái Đất. Điều này có nghĩa là NASA và Boeing không thể kiểm tra trực tiếp phần cứng sau khi tàu trở về để xác định nguyên nhân chính xác.
Những vấn đề này không dễ khắc phục vì một số lý do sau:
Môi trường không gian khắc nghiệt
Các sự cố xảy ra trong điều kiện không trọng lực và nhiệt độ cực đoan, khó tái hiện chính xác trên Trái Đất để thử nghiệm. Các bài kiểm tra mặt đất sau đó không thể mô phỏng hoàn toàn nhiệt độ cao mà Starliner gặp phải trong không gian, làm chậm quá trình xác định nguyên nhân.
Thiết kế phức tạp của hệ thống đẩy
Hệ thống đẩy của Starliner bao gồm nhiều van, ống dẫn, và động cơ nhỏ, tất cả đều phải hoạt động đồng bộ. Rò rỉ heli và hỏng động cơ cho thấy có thể có lỗi trong thiết kế hoặc vật liệu, nhưng việc xác định lỗi cụ thể đòi hỏi thời gian và dữ liệu chi tiết—điều khó thực hiện khi tàu đang ở trên quỹ đạo.
Yêu cầu an toàn cao
NASA đặt tiêu chuẩn an toàn cực kỳ nghiêm ngặt cho các chuyến bay có người lái. Với các vấn đề chưa được giải quyết hoàn toàn (như nguy cơ mất kiểm soát quỹ đạo khi trở về), việc mạo hiểm đưa Wilmore và Williams trở lại trên Starliner là không thể chấp nhận được.
Thiếu khả năng sửa chữa trên quỹ đạo
ISS không có thiết bị hoặc nguồn lực để sửa chữa các vấn đề phức tạp của Starliner. Các phi hành gia chỉ có thể thực hiện bảo trì cơ bản, không đủ để khắc phục rò rỉ heli hay khôi phục toàn bộ động cơ đẩy.
3. Xử lý sự cố
Sau khi đánh giá, NASA và Boeing đã đưa ra các bước xử lý như sau:
a. Quyết định để Starliner trở về không người
Ngày 24/8/2024, NASA quyết định Starliner sẽ trở về Trái Đất mà không chở Wilmore và Williams. Tàu hạ cánh an toàn tại White Sands Missile Range, New Mexico vào ngày 6/9/2024. NASA xác định nguy cơ từ rò rỉ heli và động cơ đẩy không ổn định là quá cao để đảm bảo an toàn cho phi hành gia. Quyết định này dựa trên nguyên tắc "an toàn trên hết" và tránh rủi ro không cần thiết.
b. Tích hợp Wilmore và Williams vào Crew-9
Kế hoạch thay thế như sau: NASA đưa hai phi hành gia vào đội ngũ Crew-9, một sứ mệnh định kỳ của SpaceX. Tàu Crew Dragon của SpaceX được phóng lên ISS vào ngày 29/9/2024 với hai ghế trống dành sẵn cho Wilmore và Williams. Họ ở lại ISS thêm gần 6 tháng, đến khi Crew-10 đến thay thế vào ngày 16/3/2025. Sau đó, họ trở về trên Crew Dragon vào ngày 18/3/2025, hạ cánh ngoài khơi Florida sau 17 giờ bay.
c. Giao thêm nhiệm vụ mới cho 2 phi hành gia mắc kẹt lại trên ISS
Trong thời gian chờ đợi, Wilmore và Williams trở thành thành viên chính thức của Expedition 72, thực hiện 150 thí nghiệm và 900 giờ nghiên cứu, bao gồm các cuộc đi bộ ngoài không gian (spacewalks). Williams lập kỷ lục mới về tổng thời gian đi bộ ngoài không gian cho phi hành gia nữ (62 giờ qua 9 lần).
Tại sao NASA và Boeing lại chọn cách xử lý này?
Bởi vì đó là giải pháp an toàn tuyệt đối. NASA ưu tiên an toàn phi hành gia hơn lịch trình. Việc dùng Crew Dragon—một phương tiện đã được chứng minh là đáng tin cậy qua nhiều sứ mệnh—đảm bảo họ trở về an toàn. Hơn nữa, họ vẫn duy trì hoạt động ISS. Nếu đưa Wilmore và Williams về sớm bằng cách khác, ISS sẽ thiếu nhân lực, ảnh hưởng đến nghiên cứu khoa học và bảo trì. Giữ họ lại giúp duy trì đội ngũ 7 người đầy đủ cho đến khi Crew-10 đến.
Đây cũng là một cơ hội để thử nghiệm thêm cho Boeing. Để Starliner trở về không người cho phép Boeing thu thập dữ liệu về hiệu suất của tàu, đặc biệt là trong giai đoạn tái nhập khí quyển, giúp cải thiện thiết kế cho các sứ mệnh tương lai.
Giải pháp đó cũng mang lại nhiều lợi ích khác nữa. Với giới khoa học, thời gian lưu trú kéo dài mang lại thêm dữ liệu quý giá từ các thí nghiệm trên ISS, hỗ trợ mục tiêu lâu dài của NASA như sứ mệnh sao Hỏa. Về phía cá nhân hai phi hành gia, Wilmore và Williams, với kinh nghiệm dày dặn (Williams: 608 ngày trong không gian qua 3 sứ mệnh; Wilmore: 464 ngày qua 3 sứ mệnh), đã đóng góp lớn vào hoạt động ISS. Sự cố này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc có hai phương tiện vận chuyển (SpaceX Crew Dragon và Boeing Starliner), đảm bảo NASA không phụ thuộc vào một hệ thống duy nhất.
Nhưng quan trọng nhất là việc phải cải tiến Starliner. Boeing có cơ hội phân tích dữ liệu từ chuyến bay không người, khắc phục lỗi cho các sứ mệnh tiếp theo, dù uy tín của họ bị ảnh hưởng tạm thời.
4. Tác động đến Chương trình Commercial Crew (CCP) của NASA
Sự kiện hai phi hành gia Butch Wilmore và Suni Williams bị mắc kẹt trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) suốt 9 tháng do sự cố kỹ thuật của tàu Boeing Starliner trong sứ mệnh Crew Flight Test (CFT) năm 2024 đã có tác động đáng kể đến Chương trình Commercial Crew (CCP) của NASA.
Tác động kỹ thuật
a. Độ tin cậy của Starliner bị đặt dấu hỏi
Sự cố rò rỉ heli và hỏng động cơ đẩy (5 trong 28 thrusters thất bại) trong sứ mệnh CFT cho thấy Boeing chưa hoàn thiện hệ thống đẩy của Starliner. Đây là lần thử nghiệm có người đầu tiên, nhưng thất bại trong việc đưa phi hành gia trở về theo kế hoạch đã làm lộ rõ những lỗ hổng trong thiết kế và quy trình kiểm soát chất lượng.
NASA yêu cầu Boeing thực hiện thêm các chuyến bay thử nghiệm (có thể là một chuyến không người khác) để chứng minh độ an toàn trước khi cấp chứng nhận cho các sứ mệnh định kỳ. Điều này làm chậm tiến độ tích hợp Starliner vào CCP so với dự kiến ban đầu (2022-2023).
b. Sự phụ thuộc vào SpaceX tăng cao
Việc NASA phải dùng tàu Crew Dragon của SpaceX để đưa Wilmore và Williams về (ngày 18/3/2025) nhấn mạnh sự chênh lệch về độ tin cậy giữa hai hệ thống. Crew Dragon đã hoàn thành hơn 10 sứ mệnh có người từ 2020, trong khi Starliner vẫn đang vật lộn với giai đoạn thử nghiệm.
CCP được thiết kế để có hai nhà cung cấp (Boeing và SpaceX) nhằm đảm bảo dự phòng, nhưng sự cố này khiến SpaceX trở thành lựa chọn chính, làm giảm tính đa dạng kỹ thuật mà NASA mong muốn.
c. Bài học kỹ thuật
Sự cố Starliner buộc NASA và Boeing phải xem xét lại các vấn đề như nhiệt độ cao gây phồng đệm Teflon trong động cơ, rò rỉ heli, và khả năng kiểm soát thủ công của phi hành gia. Những bài học này sẽ được áp dụng để nâng cao tiêu chuẩn an toàn cho cả hai tàu trong tương lai.
Tác động tài chính
a. Chi phí gia tăng cho Boeing
Boeing đã vượt ngân sách hơn 1.6 tỷ USD trong quá trình phát triển Starliner (hợp đồng ban đầu với NASA là 4.2 tỷ USD). Sự cố CFT khiến họ phải chi thêm cho các thử nghiệm bổ sung, sửa chữa, và phân tích dữ liệu.
Điều này làm giảm lợi nhuận của Boeing từ CCP và có thể ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh với SpaceX, vốn được cấp hợp đồng nhỏ hơn (2.6 tỷ USD) nhưng đã vận hành hiệu quả.
b. Gánh nặng cho NASA
NASA phải điều chỉnh lịch trình, sử dụng Crew Dragon cho Crew-9 và Crew-10, dẫn đến chi phí vận hành tăng (ước tính ~55 triệu USD mỗi ghế trên Crew Dragon). Ngoài ra, việc kéo dài thời gian của Wilmore và Williams trên ISS cũng tiêu tốn thêm tài nguyên (thực phẩm, oxy, thiết bị).
Ngân sách CCP, vốn được Quốc hội Mỹ giám sát chặt chẽ, có thể bị xem xét lại nếu Boeing không sớm chứng minh hiệu quả của Starliner.
Tác động chiến lược
a. Mục tiêu dự phòng bị lung lay
Theo kế hoạch ban đầu, CCP nhằm đảm bảo NASA có hai phương tiện độc lập để vận chuyển phi hành gia, tránh phụ thuộc vào một nhà cung cấp duy nhất (như thời kỳ dựa vào Soyuz của Nga từ 2011-2020).
Nhưng thực tế, sự cố Starliner làm suy yếu chiến lược này. Nếu Boeing không thể khắc phục vấn đề, NASA có nguy cơ quay lại tình trạng phụ thuộc vào SpaceX, trái ngược với mục tiêu đa dạng hóa.
b. Tăng cường hợp tác với SpaceX
NASA nhanh chóng tích hợp Wilmore và Williams vào sứ mệnh Crew-9 của SpaceX, cho thấy sự linh hoạt trong phối hợp công-tư. SpaceX cũng được trao hợp đồng 843 triệu USD để chế tạo tàu phá hủy ISS vào 2030, củng cố vai trò của họ.
SpaceX có thể chiếm vị trí thống trị trong CCP, trong khi Boeing bị đẩy vào thế yếu hơn, ảnh hưởng đến cân bằng cạnh tranh.
c. Ảnh hưởng đến sứ mệnh dài hạn
CCP là nền tảng để NASA phát triển khả năng vận chuyển phi hành gia cho các sứ mệnh xa hơn (Artemis lên Mặt Trăng, sau đó là sao Hỏa). Sự chậm trễ của Starliner có thể làm gián đoạn kế hoạch tích lũy kinh nghiệm trên ISS, vốn là bước đệm quan trọng.
Tác động đến uy tín
a. Boeing mất điểm
Sự cố Starliner, cộng với các vấn đề an toàn gần đây trong ngành hàng không dân dụng của Boeing (như vụ 737 MAX), làm tổn hại nghiêm trọng uy tín của họ. Việc NASA phải nhờ SpaceX "giải cứu" càng làm nổi bật sự thất bại này. Boeing có thể mất lòng tin từ NASA và công chúng, ảnh hưởng đến các hợp đồng không gian tương lai.
b. NASA bị áp lực
Một số ý kiến cho rằng NASA đã quá ưu ái Boeing, bất chấp các thất bại trước đó (OFT-1 2019 thất bại, OFT-2 2022 gặp vấn đề). Sự cố này làm dấy lên câu hỏi về quyết định đầu tư 4.2 tỷ USD vào Boeing thay vì tập trung vào SpaceX. NASA phải đối mặt với áp lực từ Quốc hội và dư luận để chứng minh CCP vẫn hiệu quả và đáng giá, đặc biệt khi SpaceX đã vượt trội.
c. SpaceX hưởng lợi
SpaceX củng cố vị thế là nhà cung cấp đáng tin cậy, không chỉ trong CCP mà còn trong các dự án lớn khác (như Artemis với Starship). Sự kiện này làm tăng uy tín của Elon Musk và đội ngũ SpaceX.
Tác động đến tương lai của CCP
a. Tái định hình vai trò của Boeing
- Kịch bản khả thi: Nếu Boeing khắc phục được sự cố và đưa Starliner vào hoạt động định kỳ (dự kiến sớm nhất 2026-2027), CCP vẫn có thể đạt mục tiêu hai nhà cung cấp. Tuy nhiên, nếu thất bại tiếp diễn, NASA có thể giảm vai trò của Boeing, chuyển sang các đối tác khác (như Blue Origin hoặc Sierra Space).
CCP có thể chuyển từ mô hình song song (Boeing-SpaceX) sang mô hình chính-phụ, với SpaceX dẫn đầu.
b. Tăng cường tiêu chuẩn an toàn
Sự cố này buộc NASA áp dụng các tiêu chuẩn kiểm tra nghiêm ngặt hơn cho cả Boeing và SpaceX, đặc biệt với hệ thống đẩy và phần mềm điều khiển. Điều này có thể làm chậm tiến độ nhưng đảm bảo an toàn lâu dài.
c. Khuyến khích cạnh tranh mới
Sự yếu kém của Boeing mở ra cơ hội cho các công ty khác tham gia CCP hoặc các chương trình tương tự. Ví dụ, Blue Origin (với New Glenn) hoặc Sierra Space (với Dream Chaser) có thể được NASA xem xét trong tương lai.
Tóm lại, sự kiện Starliner 2024 có tác động đa chiều đến Chương trình Commercial Crew của NASA. Trong ngắn hạn, nó làm chậm tiến độ chứng nhận Starliner, tăng phụ thuộc vào SpaceX, và gây áp lực tài chính cho Boeing. Về dài hạn, đặt ra câu hỏi về chiến lược hai nhà cung cấp, thúc đẩy cải tiến kỹ thuật, và có thể định hình lại danh sách đối tác của NASA.
Nó cũng là một minh chứng cho sự phức tạp của du hành vũ trụ. Sự cố rò rỉ heli và hỏng động cơ đẩy trên Starliner không chỉ khó xử lý do môi trường không gian và yêu cầu an toàn cao, mà còn đòi hỏi giải pháp linh hoạt từ NASA. Việc chuyển sang dùng Crew Dragon và tận dụng thời gian chờ đợi để đóng góp cho khoa học đã biến một tình huống khó khăn thành cơ hội. Điều này cũng cho thấy tầm quan trọng của sự hợp tác công-tư (NASA-SpaceX) và khả năng thích ứng trong ngành hàng không vũ trụ. Hiện tại, SpaceX rõ ràng là "người thắng cuộc" trong cuộc đua này, trong khi Boeing cần nỗ lực lớn để lấy lại vị thế.
Nhận xét
Đăng nhận xét