Không gian - Vùng đất kế tiếp trong Cuộc tiến hóa của Con người

Lịch sử khám phá không gian là một hành trình dài và đầy ấn tượng của loài người, từ những ý tưởng lý thuyết ban đầu đến các sứ mệnh hiện đại ngày nay. Khám phá không gian (space exploration) bắt đầu từ thời cổ đại với việc quan sát bầu trời, nhưng kỷ nguyên hiện đại thực sự khởi đầu sau Thế chiến II, với sự phát triển của công nghệ tên lửa.

Giai đoạn 1 (trước năm 1957): Ý tưởng và nền tảng

Từ thế kỷ 17-19, các nhà khoa học như Isaac Newton (Anh, tác giả của luật hấp dẫn) và Konstantin Tsiolkovsky (Nga, 1903) đề xuất lý thuyết du hành vũ trụ bằng tên lửa. Tsiolkovsky được coi là "cha đẻ" của lý thuyết du hành vũ trụ. Đến đầu thế kỷ 20, giai ddoanj1914-1919, Robert Goddard (Mỹ) phát triển tên lửa nhiên liệu lỏng. Hermann Oberth và Wernher von Braun (Đức) tiếp tục nghiên cứu.

Năm 1944, tên lửa V-2 của Đức (do von Braun thiết kế) trở thành vật thể nhân tạo đầu tiên bay vào không gian (độ cao >100 km). 

Sau Thế chiến II, Mỹ và Liên Xô thu nhận công nghệ tên lửa Đức, dẫn đến cuộc chạy đua vào không gian (Space Race) giữa hai siêu cường.

Giai đoạn 2 (1957-1969): Kỷ nguyên vệ tinh và chuyến bay có người lái đầu tiên

• 4/10/1957: Liên Xô phóng Sputnik 1 - vệ tinh nhân tạo đầu tiên quay quanh Trái Đất, mở đầu Kỷ nguyên Không gian.
• 3/11/1957: Chú chó Laika (Liên Xô) trở thành sinh vật sống đầu tiên bay vào quỹ đạo (trên Sputnik 2).
• 31/1/1958: Mỹ phóng Explorer 1 - vệ tinh đầu tiên của Mỹ.
• 1/10/1958: NASA (Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ) được thành lập.
• 12/4/1961: Yuri Gagarin (Liên Xô) trở thành người đầu tiên bay vào vũ trụ trên tàu Vostok 1, hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh Trái Đất.
• 5/5/1961: Alan Shepard (Mỹ) là người Mỹ đầu tiên bay vào không gian (chuyến bay suborbital).
• 20/2/1962: John Glenn (Mỹ) là người Mỹ đầu tiên quay quanh Trái Đất.
• 18/3/1965: Alexei Leonov (Liên Xô) thực hiện chuyến đi bộ ngoài không gian đầu tiên.
• 20/7/1969: Apollo 11 (Mỹ) - Neil Armstrong và Buzz Aldrin trở thành những người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng. Armstrong nói câu nổi tiếng: "That's one small step for man, one giant leap for mankind." (Đó là một bước đi nhỏ của con người, nhưng là bước tiến khổng lồ của nhân loại.)

Giai đoạn 3 (1970-2000): Trạm không gian và tàu con thoi

• 1971: Liên Xô phóng Salyut 1 –-trạm không gian đầu tiên.
• 1973: Mỹ phóng Skylab - trạm không gian đầu tiên của Mỹ.
• 1981: Mỹ phóng tàu con thoi Columbia - chuyến bay đầu tiên của chương trình Space Shuttle.
• 1986: Thảm họa tàu con thoi Challenger (Mỹ).
• 1998: Bắt đầu xây dựng Trạm Không gian Quốc tế (ISS) - dự án hợp tác quốc tế lớn nhất, với sự tham gia của Mỹ, Nga, châu Âu, Nhật Bản, Canada.
• 2000: ISS đón phi hành đoàn đầu tiên và liên tục có người sinh sống từ đó đến nay.

Giai đoạn 4 (2000-nay): Tư nhân hóa và thương mại hóa

• 2003: Trung Quốc phóng người đầu tiên vào vũ trụ (Yang Liwei trên Thần Châu 5).
• 2011: Chương trình Space Shuttle của Mỹ kết thúc.
• 2012: Tàu Curiosity (Mỹ) đáp xuống sao Hỏa.
• 2020: SpaceX (Mỹ) phóng Crew Dragon – chuyến bay có người lái thương mại đầu tiên đến ISS.
• 2021: Các sứ mệnh dân sự như Inspiration4 (SpaceX) – chuyến bay quỹ đạo toàn dân sự đầu tiên.
• 2024-2025: Artemis (NASA) hướng tới đưa người trở lại Mặt Trăng (dự kiến Artemis III khoảng 2026-2027), với mục tiêu dài hạn là sao Hỏa.
• Hiện nay: Các công ty tư nhân như SpaceX (Starship), Blue Origin, và các sứ mệnh của Trung Quốc (Trạm Thiên Cung), Ấn Độ (Chandrayaan), Nhật Bản, châu Âu đang đẩy mạnh khám phá.

Khám phá không gian không chỉ là cuộc đua công nghệ mà còn mang lại lợi ích thực tế: vệ tinh viễn thông, dự báo thời tiết, y tế (công nghệ từ NASA), và hiểu biết sâu hơn về vũ trụ. Từ Sputnik đến ISS và Starship, loài người đang dần biến giấc mơ du hành liên hành tinh thành hiện thực.

Chúng ta thường không nghĩ rằng việc khám phá không gian ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của mình, nhưng khi nhìn kỹ hơn, bạn sẽ thấy nó chạm đến hầu hết mọi ngóc ngách của sinh quyển chúng ta. Hình ảnh vệ tinh và cảm biến Trái Đất không chỉ tạo ra hàng trăm petabyte dữ liệu mà chúng ta sử dụng để hướng dẫn mọi thứ từ nông nghiệp đến quy hoạch đô thị, mà còn thực sự bơm hàng trăm tỷ đô la vào nền kinh tế thế giới thông qua những thay đổi chưa từng có trong việc ra quyết định của con người. Truyền thông và kết nối kỹ thuật số dựa trên không gian đã biến đổi xã hội và các ngành công nghiệp nhờ dòng chảy thông tin gần như tức thì từ bất kỳ đâu đến bất kỳ đâu, và hệ thống định vị toàn cầu dựa trên vệ tinh đã thay đổi cơ bản bản chất của việc di chuyển trên hành tinh thông qua các ứng dụng như Google Maps và định vị điểm-đến-điểm.

Cách chúng ta hành động dựa trên thông tin thu thập từ không gian thậm chí còn ảnh hưởng đến sự tổ chức của thực vật và môi trường sống của động vật hoang dã khi chúng ta theo dõi sức khỏe tán lá và nguồn nước để quyết định ranh giới đất đai và dòng chảy sông ngòi. Mạng lưới vận tải và thương mại được hỗ trợ bởi không gian thay đổi nơi và cách chúng ta sản xuất, di chuyển vật liệu và hóa chất, tác động đến sức khỏe của các sinh vật và áp lực tiến hóa mà chúng phải chịu đựng, từ những loài động vật có vú khổng lồ đến những vi sinh vật nhỏ bé nhất.

Nhà sinh học vũ trụ (astrobiologist) Caleb Scharf lập luận rằng một “lịch sử tự nhiên” về khám phá không gian sẽ “ghi lại câu chuyện thực sự về nỗ lực của nhân loại để thoát khỏi nguồn gốc hành tinh của mình.”

Quan điểm phổ biến về nguồn gốc của khám phá không gian là nó chủ yếu được thúc đẩy bởi các sự kiện và hậu quả của Thế chiến II cùng với phức hợp công nghiệp-quân sự. Nhưng các ý tưởng và những phát triển ban đầu về khám phá không gian đã tồn tại từ rất lâu trước Thế chiến II, và dường như loài người chúng ta cuối cùng cũng sẽ thực hiện bước nhảy vọt vào vùng chưa biết này dù sao đi nữa.

Một cách tiếp cận “lịch sử tự nhiên” đối với khám phá không gian sẽ tính đến các phát triển trong lĩnh vực vật lý, sinh học và tiến hóa để nắm bắt câu chuyện thực sự về nỗ lực của nhân loại nhằm thoát khỏi nguồn gốc hành tinh của mình.

Một phần rào cản để sự sống thoát khỏi một hành tinh là sự khác biệt cực lớn giữa năng lượng sinh học và những gì cần thiết để vượt qua hố hấp dẫn hành tinh. Sinh học có mật độ công suất thấp – sự sống hữu cơ trên Trái Đất chỉ tạo ra lượng công suất nhỏ so với kích thước của nó. Nó rất tiết kiệm. Nhưng những cách khả thi nhất để đưa vào không gian, thoát khỏi Trái Đất hoặc vào quỹ đạo đòi hỏi một lượng công suất tập trung khổng lồ. Để vượt qua điều này, sự sống trước tiên phải tiến hóa một đặc tính mới: khả năng suy nghĩ và phân tích, điều này cho phép nó xây dựng công nghệ và học được các định luật vật lý.

Lịch sử tự nhiên của khám phá không gian bắt đầu từ câu chuyện về những ý tưởng này – cơ học chuyển động và hấp dẫn – và sẽ xem xét sức mạnh biến đổi của sự hiểu biết dần dần của nhân loại về các định luật chuyển động và khái niệm năng lượng. Nhưng lịch sử tự nhiên đó cũng bị quyết định mạnh mẽ bởi chính cảnh quan của hệ Mặt Trời. Cấu hình và đặc tính cụ thể của các hành tinh và các thiên thể khác đã thúc đẩy sự tiến hóa của khám phá không gian. Loại hệ Mặt Trời mà chúng ta đang sống trong đó quy định loại tàu vũ trụ mà chúng ta phải chế tạo, cùng với tất cả cơ sở hạ tầng khác như hệ thống liên lạc và mô hình toán học về quỹ đạo và quỹ đạo bay.

Thực tế, câu chuyện về khám phá không gian ít khi phải là một trò chơi địa chính trị hẹp hòi hơn là một hành trình thay đổi mô hình, tương tự như chuyến đi của Darwin trên tàu Beagle. Chuyến đi đó là sản phẩm phức tạp của hành vi con người, công nghệ và điều kiện tự nhiên của hành tinh chúng ta, và nó cũng đã giúp thay đổi quỹ đạo của loài người chúng ta.

Điều gì sẽ xảy ra nếu quỹ đạo tiến hóa có lẽ nhất cho sự sống trong vũ trụ là đưa nó rời xa các hành tinh hoàn toàn? Một nơi như Sao Hỏa có thể trông rất hấp dẫn: Khi bạn nhìn thấy các cảnh từ bề mặt của nó, bạn có thể tự lừa mình rằng nó giống như một số nơi khô cằn đẹp nhất trên Trái Đất, toàn cát và những tảng đá được điêu khắc tinh xảo. Nhưng sự thật là nó rất tồi tệ đối với những sinh vật như chúng ta, những sinh vật đã tiến hóa trong những điều kiện rất cụ thể trên hành tinh quê hương của mình. Điều tương tự cũng đúng với hầu hết mọi hành tinh khác trong hệ Mặt Trời của chúng ta.

Khi nghiên cứu thách thức của sự sống liên hành tinh cho cuốn The Giant Leap, một số nhà khoa học nhận ra rằng một tương lai bền vững hơn có thể nằm ở việc xây dựng các môi trường thân thiện với sự sống cách xa các hành tinh. Những môi trường này, hay các habitat, có thể hoàn toàn nhân tạo hoặc được chế tạo từ các vật thể như tiểu hành tinh để có những điều kiện “vừa đủ” về trọng lực nhân tạo, không khí và nước. Ngay cả quỹ đạo của chúng cũng có thể được điều chỉnh để an toàn và hoàn hảo cho việc thu hoạch năng lượng Mặt Trời và tiếp cận vận chuyển.

Loại khái niệm này không hề mới. Vào đầu thế kỷ 20, nhà khoa học Nga Konstantin Tsiolkovsky đã tưởng tượng ra các trạm không gian hình “bublik” (giống như chiếc bánh vòng), và vào những năm 1970, các ý tưởng như cấu trúc hình trụ khổng lồ O’Neill đã được phát triển chi tiết. Giờ đây chúng ta đang tiến gần hơn đến việc có phương tiện để thử nghiệm chúng, khi chúng ta nhanh chóng tiếp cận thời điểm ít nhất một tên lửa được phóng lên không gian mỗi ngày từ đâu đó trên hành tinh.

Một điểm quan trọng cần xem xét nữa là tài nguyên của hệ Mặt Trời vô cùng khổng lồ, dù là về năng lượng Mặt Trời hay vật liệu chứa trong hàng triệu tiểu hành tinh. Để tận dụng đầy đủ những tài nguyên này nhằm duy trì sự sống, có lẽ sẽ dễ dàng hơn nếu tránh đầu tư quá mức vào các hành tinh. Tất cả điều này tạo ra khả năng phân tán và mở rộng sự sống trên quy mô vượt xa bất cứ điều gì trước đây, biến một loài như chúng ta từ hàng tỷ thành hàng nghìn tỷ cá thể.

Hàng nghìn tỷ bộ óc suy nghĩ, sáng tạo và khám phá khắp vũ trụ – điều đó có thể đòi hỏi cùng một bước nhảy vọt nhận thức đã đưa chúng ta vào quỹ đạo lần đầu tiên.

- Tổng hợp từ nhà sinh học vũ trụ Caleb Scharf -