Sứ mệnh Artemis: Nói thêm về trạm Lunar Gateway

Lunar Gateway là một thành phần quan trọng trong chương trình Artemis của NASA. Lunar Gateway là trạm không gian quỹ đạo Mặt Trăng, được thiết kế để hỗ trợ các sứ mệnh hạ cánh, nghiên cứu khoa học, và làm bàn đạp cho các sứ mệnh xa hơn (như sao Hỏa).

Lunar Gateway theo thiết kế và mô phỏng, từ NASA

1. Tổng quan về Lunar Gateway

Lunar Gateway là một trạm không gian nhỏ, có người lái, quay quanh Mặt Trăng theo quỹ đạo Near-Rectilinear Halo Orbit (NRHO). Nó đóng vai trò trung chuyển giữa tàu Orion (từ Trái Đất) và tàu hạ cánh (như Starship HLS), đồng thời là nơi nghiên cứu khoa học và thử nghiệm công nghệ.

Mục đích

  • Trạm trung chuyển: Làm điểm dừng chân cho phi hành gia trước và sau khi hạ cánh xuống Mặt Trăng.
  • Nghiên cứu khoa học: Quan sát Mặt Trăng, vũ trụ sâu, và thử nghiệm tác động của bức xạ vũ trụ lên con người.
  • Chuẩn bị cho sao Hỏa: Thử nghiệm hệ thống duy trì sự sống và công nghệ cho các sứ mệnh dài hạn trong không gian sâu.
  • Hợp tác quốc tế: Tích hợp đóng góp từ các đối tác như ESA, JAXA, CSA để chia sẻ chi phí và chuyên môn.

Đặc điểm chính

  • Kích thước: Nhỏ hơn ISS (~40 tấn so với 420 tấn của ISS), dung tích sinh sống ~125 m³ (so với 916 m³ của ISS).
  • Thời gian hoạt động: Thiết kế để tồn tại ít nhất 15 năm (2028-2043).
  • Quỹ đạo: NRHO, quỹ đạo elip quanh Mặt Trăng, gần nhất ~3,000 km (perilune), xa nhất ~70,000 km (apolune), chu kỳ ~7 ngày.

2. Thành phần kỹ thuật của Lunar Gateway

Lunar Gateway được xây dựng theo mô-đun, với các thành phần chính được phóng riêng lẻ và lắp ráp trên quỹ đạo Mặt Trăng. Dưới đây là chi tiết từng mô-đun:

a. Power and Propulsion Element (PPE)

  • Nhà thầu: Maxar Technologies (hợp đồng 375 triệu USD, 2019).
  • Chức năng:
    • Cung cấp năng lượng điện (~60 kW) qua hai tấm pin Mặt Trời lớn (mỗi tấm dài 19 m).
    • Động lực đẩy bằng động cơ ion (Solar Electric Propulsion - SEP), công suất 12 kW, dùng xenon làm nhiên liệu.
  • Kỹ thuật:
    • Công suất: Cao gấp 5 lần động cơ ion trên tàu Dawn (~2.3 kW), đủ để duy trì quỹ đạo NRHO và điều chỉnh vị trí.
    • Trọng lượng: ~5 tấn.
  • Tình trạng: Hoàn thành lắp ráp (2024), sẵn sàng phóng cùng HALO vào 2026.

b. Habitation and Logistics Outpost (HALO)

  • Nhà thầu: Northrop Grumman (hợp đồng 935 triệu USD, 2021).
  • Chức năng:
    • Mô-đun sinh sống chính, nơi phi hành gia ăn, ngủ, và làm việc.
    • Có 4 cổng docking để kết nối Orion, HLS, và các tàu tiếp tế.
  • Kỹ thuật:
    • Dung tích: ~8 m³ (tương đương một phòng nhỏ).
    • Trang bị: Hệ thống kiểm soát môi trường (ECLSS) tái chế không khí và nước, hệ thống liên lạc băng tần Ka.
    • Vật liệu: Nhôm và composite, chịu được bức xạ vũ trụ.
  • Tình trạng: Đang lắp ráp tại Turin, Italy (bởi Thales Alenia Space), dự kiến hoàn thành 2025.

c. International Habitation Module (I-HAB)

  • Nhà thầu: ESA (hợp tác với JAXA).
  • Chức năng:
    • Mở rộng không gian sinh sống (thêm ~10 m³), cung cấp chỗ ở cho 4 phi hành gia trong tối đa 30-60 ngày.
    • Trang bị thêm hệ thống duy trì sự sống và khoang thí nghiệm khoa học.
  • Kỹ thuật:
    • Thiết kế: Dựa trên kinh nghiệm từ mô-đun Columbus của ISS.
    • Hệ thống: Có cửa sổ quan sát Mặt Trăng và lớp chống bức xạ cải tiến.
  • Tình trạng: Đang phát triển, dự kiến phóng sau 2028 (Artemis IV).

d. Canadarm3

  • Nhà thầu: CSA (Canada).
  • Chức năng:
    • Cánh tay robot dài 8.5 m, dùng để lắp ráp mô-đun, bảo trì, và hỗ trợ docking tàu.
  • Kỹ thuật:
    • Công nghệ: Tự động hóa cao, điều khiển từ xa bởi phi hành gia hoặc đội ngũ mặt đất.
    • Khả năng: Nâng vật nặng đến 1 tấn trong điều kiện không trọng lực.
  • Tình trạng: Đang thử nghiệm, dự kiến tích hợp vào 2028-2030.

e. Mô-đun khác (dự kiến)

  • Airlock: Do ESA hoặc JAXA phát triển, cho phép đi bộ ngoài không gian (EVA) từ Gateway (dự kiến sau 2030).
  • Logistics Module: Tàu tiếp tế từ Trái Đất (như SpaceX Cargo Dragon hoặc Northrop Cygnus) mang thực phẩm, thiết bị.

3. Thông số kỹ thuật chi tiết

a. Kích thước và trọng lượng

  • Tổng trọng lượng: ~40 tấn (giai đoạn đầu với PPE và HALO), tăng lên ~60 tấn khi hoàn thiện.
  • Chiều dài: ~20 m (giai đoạn đầu), mở rộng lên ~30 m khi thêm I-HAB và các mô-đun khác.
  • Dung tích: ~25-30 m³ (giai đoạn đầu), ~50-60 m³ khi hoàn thiện.

b. Hệ thống năng lượng

  • Pin Mặt Trời: 60 kW (PPE), đủ để cung cấp năng lượng liên tục trong quỹ đạo NRHO, ngay cả khi bị Mặt Trăng che khuất (~2 giờ mỗi chu kỳ 7 ngày).
  • Pin dự phòng: Lithium-ion, lưu trữ năng lượng cho các giai đoạn bóng tối.

c. Hệ thống đẩy

  • Động cơ ion: 4 động cơ SEP (12 kW tổng cộng), Isp ~3,000 giây, hiệu suất cao hơn động cơ hóa học (như RS-25, Isp ~450 giây).
  • Nhiên liệu: Xenon (~2 tấn ban đầu), đủ để duy trì quỹ đạo 15 năm với các lần tiếp nhiên liệu từ tàu logistics.

d. Hệ thống duy trì sự sống (ECLSS)

  • Không khí: Tái chế CO₂ thành oxy qua hệ thống Sabatier (tương tự ISS).
  • Nước: Tái chế nước tiểu và mồ hôi (~90% hiệu suất), bổ sung từ tàu tiếp tế.
  • Nhiệt độ: Điều hòa từ -150°C (bóng tối) đến 120°C (ánh sáng Mặt Trăng).

e. Bảo vệ bức xạ

  • Vật liệu: Lớp vỏ nhôm và polyethylene giàu hydro, giảm tác động của tia vũ trụ (GCRs) và bão Mặt Trời (SPEs).
  • Liều bức xạ: ~1-2 mSv/ngày (cao hơn ISS ~0.5 mSv/ngày), đòi hỏi theo dõi sức khỏe phi hành gia chặt chẽ.

f. Liên lạc

  • Băng tần: Ka-band (tốc độ cao) và S-band (dự phòng), liên lạc trực tiếp với Trái Đất qua Deep Space Network.
  • Độ trễ: ~1.3 giây (khoảng cách Trái Đất-Mặt Trăng ~384,000 km).

4. Quỹ đạo NRHO

  • Đặc điểm:
    • Quỹ đạo elip quanh Mặt Trăng, gần Trái Đất nhất (perilune) ~3,000 km, xa nhất (apolune) ~70,000 km.
    • Chu kỳ: ~7 ngày, tiết kiệm nhiên liệu so với quỹ đạo tròn thấp (LLO).
  • Lợi ích:
    • Gần cực nam Mặt Trăng (điểm hạ cánh Artemis III), dễ tiếp cận bằng HLS.
    • Ổn định nhiệt và năng lượng (ít bị che khuất bởi Mặt Trăng).
  • Thách thức: Yêu cầu động cơ ion chính xác để duy trì quỹ đạo.

5. Tình trạng phát triển (tính đến tháng 03/2025)

  • PPE: Hoàn thành lắp ráp (Maxar, 2024), đang chờ phóng.
  • HALO: Gần hoàn thiện (Northrop, 2025), dự kiến phóng cùng PPE bằng SpaceX Falcon Heavy vào 2026.
  • I-HAB: Thiết kế hoàn tất (ESA/JAXA), sản xuất bắt đầu, dự kiến 2028.
  • Canadarm3: Đang thử nghiệm (CSA), tích hợp sau 2028.
  • Kế hoạch phóng: PPE và HALO là "Gateway giai đoạn 1", sẽ được đưa lên quỹ đạo NRHO trước Artemis III (2026-2027).

6. Vai trò trong Artemis

  • Artemis III: Gateway là điểm trung chuyển cho phi hành gia từ Orion sang Starship HLS, dù không bắt buộc (có thể docking trực tiếp nếu Gateway chưa sẵn sàng).
  • Artemis IV trở đi: Trở thành trung tâm chỉ huy, nghiên cứu, và hậu cần, hỗ trợ căn cứ bề mặt Mặt Trăng.

7. Thách thức kỹ thuật

  • Bức xạ: NRHO nằm ngoài từ trường Trái Đất, đòi hỏi lớp chắn dày hơn ISS.
  • Phóng và lắp ráp: Yêu cầu nhiều lần phóng chính xác và lắp ráp từ xa trong không gian sâu.
  • Chi phí: Ước tính ~3-4 tỷ USD cho giai đoạn đầu, có thể tăng nếu chậm trễ.


Lunar Gateway là một kỳ quan kỹ thuật nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ, với PPE cung cấp năng lượng và động lực, HALO làm nơi sinh sống, và các mô-đun bổ sung (I-HAB, Canadarm3) mở rộng chức năng. Nó kết hợp công nghệ tiên tiến (động cơ ion, tái chế nước) và hợp tác quốc tế để hỗ trợ Artemis, biến Mặt Trăng thành bước đệm cho sao Hỏa. Dù mới ở giai đoạn đầu, Gateway hứa hẹn sẽ là trung tâm không gian quan trọng trong thập kỷ tới.

Nhận xét

Đăng nhận xét

Popular Posts

Kỹ năng quan trọng nhất không ai dạy bạn - Zat Rana

Hình ảnh
Trước khi chết ở tuổi 39, Blaise Pascal đã có những đóng góp lớn lao cho cả vật lý và toán học, đáng chú ý nhất là trong chất lưu, hình học và xác suất. Tuy nhiên công trình này có thể còn tác động nhiều hơn phạm vi lĩnh vực khoa học tự nhiên. Nhiều lĩnh vực ngày nay chúng ta phân loại theo nhóm khoa học xã hội, trong thực tế cũng đã phát triển vượt ra khỏi nền tảng ông giúp xây dựng nên. Thú vị là rất nhiều công trình đã được hoàn thành trong những năm tháng ông còn tuổi teen, chỉ có một số ra đời vào những năm hai mươi tuổi. Khi là người trưởng thành, lấy cảm hứng từ trải nghiệm tôn giáo, ông đã thực sự bắt đầu tiến vào lĩnh vực triết học và thần học. Ngay trước khi qua đời, ông đã đưa ra những quan điểm cá nhân, sau này được phát hành thành một bộ sưu tập dưới cái tên Pensées (Suy tưởng) . Trong khi cuốn sách chủ yếu chỉ coi như một trường hợp lựa chọn đời sống tôn giáo và đức tin của một nhà toán học, thì điều gây tò mò hơn cả lại là các suy tưởng rõ ràng và s...
Read more »

Mark Manson: Qui tắc của Kant

Hình ảnh
Tùy quan điểm của bạn, Immanuel Kant có lẽ là một người nhàm chán nhất hành tinh hoặc cơn mộng tinh của một hacker năng suất. Trong suốt hơn 40 năm, ông ấy đều thức dậy lúc 5 giờ sáng và viết lách chính xác trong ba giờ. Sau đó ông đi giảng dạy tại cùng một trường đại học trong chính xác 4 giờ nữa. Rồi ông tiếp tục ăn trưa tại cùng một nhà hàng mỗi ngày. Sau đó, vào buổi chiều, ông có thể đi dạo trong cùng một công viên, và trở về nhà trên một con đường vào đúng một giờ mỗi ngày. Ngày nào cũng thế. Kant dành toàn bộ cuộc đời sống ở Königsberg, đế quốc Phổ. Tôi nói là theo nghĩa đen. Ông không bao giờ rời khỏi thành phố này. Dù chỉ cách biển một giờ, nhưng ông cũng không bao giờ nhìn thấy nó. (Còn một chuyện buồn cười nữa: Isaac Newton cũng chưa bao giờ nhìn thấy biển, dù sống cách biển chỉ vài giờ. Nhưng điều không thể tin nổi là Newton lại là người khám phá ra lực hấp dẫn của mặt trăng chính là nguyên nhân gây ra thủy triều. Và ông khám phá ra điều đó mà chưa bao giờ nhìn thấy thủ...
Read more »

Những lời chúc khai trương cửa hàng, doanh nghiệp hay nhất

Hình ảnh
Ở Việt Nam, cứ hễ nghe tin ai đó khai trương cửa hàng, công ty, hay thậm chí chỉ là… mở cái năm mới, là cả làng cả xóm ùa vào chúc tụng rôm rả như hội! Lời chúc thì phải "hoành tráng", kiểu như "Làm ăn phát đạt, tiền vào như nước, khách đông như hội, giàu to như núi!" – nghe mà muốn mở thêm chục cái cửa hàng nữa cho bõ! Không chỉ dừng ở lời nói, người Việt còn sáng tạo với cả phong bì đỏ, hoa tươi, và đôi khi là nguyên con heo quay lấp lánh để "lấy hên". Chưa kể, nếu bạn lỡ quên chúc đúng giờ vàng, thể nào cũng bị bà chủ tiệm bánh mì cạnh nhà liếc xéo: "Chúc gì mà muộn thế, tiền nó chạy mất rồi!" Thôi thì, cứ chúc sớm, chúc nhiều, chúc cho vui, vì ở Việt Nam mình, lời chúc không chỉ là lời nói, mà là cả một nghệ thuật "hút lộc" đầy hài hước và ấm áp! Khai trương suôn sẻ, khách hàng tấp nập, tiền vô ào ào! Chúc mừng, chúc mừng! Chúc mừng em Thao, khai trương cửa hàng yến sào, khách vô ào ào, làm ăn phát đạt. Chúc Công ty ngày càng p...
Read more »

Dành cho người khởi nghiệp: Sức mạnh của việc Không Làm Gì

Hình ảnh
Ảnh gốc xuất bản trên jotform.com Con cá sấu già đang nằm nổi bên bờ sông khi một con cá sấu trẻ hơn bơi tới bên cạnh nó. “Tôi nghe nhiều người nói rằng bác là tay thợ săn ác liệt nhất con sông này. Làm ơn hãy dạy tôi các kỹ thuật của bác.” Bị đánh thức khỏi giấc ngủ ngắn trong một ngày đẹp trời, con cá sấu già liếc nhìn con cá sấu trẻ với đôi mắt bò sát của mình, không nói gì và sau đó lại ngủ thiếp đi trên mặt nước. Cảm thấy thất vọng và thiếu tôn trọng, cá sấu trẻ bơi ngược dòng đuổi theo mấy con cá da trơn, để lại phía sau một loạt bong bóng. Nó nhủ thầm: “Mình sẽ cho bác ta thấy.” Cuối ngày, con cá sấu trẻ trở lại bên cá sấu già, kẻ vẫn đang ngủ và bắt đầu khoe khoang về cuộc săn mồi thành tựu của nó. “Tôi đã bắt được hai con cá da trơn đầy thịt hôm nay. Bác bắt được gì rồi? Không có gì ư? Có lẽ bác không mạnh như người ta nói.” Không hề bị ảnh hưởng, con cá sấu già lại nhìn cá sấu trẻ, không nói gì, nhắm mắt lại và tiếp tục nổi trên mặt nước khi những chú...
Read more »

Machine Learning cho mọi người - 5: Học tăng cường (Reinforcement Learning)

Hình ảnh
5. Học tăng cường (Reinforcement Learning) Thăm dò và khai thác. Qui trình ra quyết định Markov. Học theo mô hình Q, học theo qui tắc, và học sâu tăng cường. “Tôi chỉ ăn một ít sôcôla để hoàn thành phần cuối này.” Trong học có giám sát, dữ liệu đào tạo đi theo một từ khóa trả lời từ đối tượng giống như “người giám sát”. Giá mà cuộc sống chỉ làm việc theo cách đó! Trong học tăng cường (reinforcement learning – RL), không có từ khóa trả lời, nhưng agent học tăng cường của bạn vẫn phải quyết định cách vận hành tác vụ của nó. Khi vắng mặt dữ liệu đào tạo, agent sẽ học từ kinh nghiệm. Nó tập hợp các ví dụ đào tạo (“hành vi này tốt, hành vi kia xấu”) thông qua thử và sai khi cố gắng hoàn thành nhiệm vụ, với mục tiêu tối đa hóa lợi ích trong dài hạn. Trong phần cuối này, chúng ta sẽ khám phá: -           Đánh đổi thăm dò/khai thác -           Qui trình ra quyết định Markov (Mark...
Read more »