Logo Thư Viện Vật Lý
Banner Thư Viện Vật Lý

Du hành vũ trụ có người lái: khoa học hay viễn tưởng?
Người đăng: Trần Nghiêm   
29/11/2009

Với việc NASA đang xét lại những nỗ lực du hành vũ trụ có người lái của mình, David Clements cho rằng các sứ mệnh rô-bôt có khả năng thám hiểm vũ trụ nhiều hơn, nhưng Ian Crawford thì cho rằng việc đưa con người vào không gian có thể mang lại nhiều lợi ích khoa học và công nghệ.

 

Khi tham gia thám hiểm vũ trụ, cả con người lẫn rô-bôt đều có những lợi thế riêng. (Ảnh” NASA)

Vào hôm 20 tháng 7 năm 1969, sứ mệnh Apollo 11 của NASA đã hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng. Apollo đã thành công, như tổng thống Mĩ John F Kennedy diễn giải dông dài, vì công việc ấy thật khó, và chuyến bay không gian có người lái vẫn là cái rất khó. Thật vậy, kể từ chuyến hạ cánh mặt trăng Apollo thứ sáu và cuối cùng vào tháng 12 năm 1972, toàn bộ những chuyến bay có người lái chỉ hạn chế với quỹ đạo tầm thấp xung quanh Trái đất – chỉ cách mặt đất vài ba trăm dặm.

Nhưng cũng trong khoảng thời gian đó, những sứ mệnh khoa học rô-bôt đã nghiên cứu Mặt trời, các sao chổi, tiểu hành tinh và các vệ tinh, và đã đi đến mỗi hành tinh trong hệ mặt trời. (Chúng ta vẫn đang chờ đợi sự xuất hiện của sứ mệnh Chân trời Mới gần đây đã giáng cấp Diêm vương tinh). Chúng cũng đã khảo sát gió mặt trời và thám hiểm phần còn lại của vũ trụ trong vùng phổ điện từ, từ vô tuyến cho đến tia gamma – truy ngược lại đến Big Bang và phông nền vi sóng vũ trụ.

Trong khi Apollo mang lại thông tin sâu sắc về địa chất của sáu vùng nhỏ trên Mặt trăng, thì phần kiến thức khoa học thu được kể từ đấy thực hiện bởi một sứ mệnh có người lái thật quá khiêm tốn. Có nhiều nguyên do, nhưng vấn đề chính là khó khăn của việc giữ con người sống sót trong không gian và đưa họ trở về Trái đất an toàn. An toàn cho phi hành đoàn phải là ưu tiên số một, cho nên khoa học không bao giờ ưu tiên cho một sứ mệnh có người lái. Khoa học luôn luôn phải lùi bước khi cần thiết phải cắt giảm cái gì đó, trước khi xảy ra cái có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của phi hành đoàn.

Các sứ mệnh khoa học không gian và chuyến bay vũ trụ có người lái diễn ra ở những quy mô rất khác nhau. Apollo ước tính tiêu tốn khoảng 25 tỉ đô la với thời giá năm 1969, tương đương với 145 tỉ đô la với thời giá hiện nay. Kế hoạch đưa các nhà du hành trở lại Mặt trăng hiện được ước tính tốn khoảng 97 tỉ đôla, mặc dù có khả năng sẽ bội chi quá con số này, và một sứ mệnh có phi hành đoàn lên sao Hỏa sẽ tốn gấp vài lần chi phí nữa. Chi phí của mỗi chương trình Apollo có thể so sánh với tổng chi phí của tất cả những sứ mệnh không gian rô-bôt kể từ khi chúng ta rời khỏi Mặt trăng. Nếu khoa học là mục tiêu chính của những hậu duệ này của Apollo, thì công việc có thể được thực hiện rẻ hơn, tốt hơn và nhanh hơn mà không cần có người lái.

Lấy thí dụ, các tàu thám hiểm Spirit và Opportunity đã và đang chạy trên Hỏa tinh trong 5 năm qua. Cho đến nay, sứ mệnh ấy tiêu tốn chưa tới 1 tỉ đô la. Mặc dù mỗi cỗ xe chỉ di chuyển khoảng 10 dặm trên hành tinh đỏ, nhưng với chi phí của một sứ mệnh có con người lên sao Hỏa chúng ta có thể gửi khoảng 600 cỗ xe như thế và tiến hành cái gì đó gần như là một cuộc khảo sát địa chất của toàn hành tinh (tất nhiên, ở đây bỏ qua lạm phát kinh tế và những tiến bộ công nghệ kể từ khi những cỗ xe được thiết kế). Đây là cái mà một sứ mệnh có con người lên sao Hỏa, ngay cả với nhiều tháng ở trên bề mặt hành tinh đỏ, không thể đạt được.

Ngay cả những câu chuyện thành công kết hợp chuyến bay vũ trụ có người lái với khoa học cũng không trụ vững qua sự thẩm tra chặt chẽ. Nổi tiếng nhất trong số này là Kính thiên văn vũ trụ Hubble, thiết bị nhiều năm qua đã mang lại những bức ảnh ngoạn mục của vũ trụ. Tất nhiên, nó là một sứ mệnh rô-bôt, nhưng nó đã được sửa chữa và nâng cấp 5 lần bởi các nhà du hành, bằng tàu con thoi. Chi phí ban đầu của Hubble là khoảng 1,5 tỉ đô la, gồm sự đóng góp từ NASA lẫn Cơ quan Không gian châu Âu. Các sứ mệnh dịch vụ sau đó tiêu tốn thêm khoảng 3 – 4,5 tỉ đô la nữa, phần lớn là chi phí đắt đỏ của việc phóng tàu con thoi. Với chi phí nâng cấp và sửa chữa ấy, chúng ta có thể phóng hai hoặc ba Kính thiên văn vũ trụ Hubble nữa. Hậu duệ của Hubble, Kính thiên văn vũ trụ James Webb, sẽ không cần phải cung ứng dịch vụ, chủ yếu vì nó sẽ nằm xa hơn cả Mặt trăng, cách Trái đất chừng 1,5 triệu kilomet.

Biết tất cả những điều trên, nói thẳng ra thì tại sao chúng ta cứ phải quan tâm đến chuyến bay vũ trụ có con người chứ. Rõ ràng nó không mang lại nhiều khoa học trên mỗi bảng, mỗi đô la, hay mỗi euro như các sứ mệnh rô-bôt. Vấn đề là chuyến bay vũ trụ có con người chưa bao giờ mang tính khoa học. Từ lúc bắt đầu, với sứ mệnh Vostok của Liên Xô và dự án Mercury của NASA, mỗi bên đi tìm phương án đưa con người vào vũ trụ, nó là, và vẫn là, uy thế và tiềm lực quốc gia chứ không phải khoa học. Khoa học có thể là một nhãn mác có ích giúp quảng bá một sứ mệnh không gian, nhưng uy thế quốc gia luôn luôn là động cơ chính. Một sứ mệnh có con người lên Hỏa tinh hay Mặt trăng cuối cùng sẽ là một chương trình trình diễn TV trực tiếp, nhưng nó có đáng giá trị hàng trăm tỉ đô la mà nó tiêu tốn hay không? Đây là câu hỏi mà Ủy ban Augustine đang nêu ra ở Mĩ, và câu trả lời của nó có thể làm thất vọng cộng đồng ủng hộ những chuyến bay vũ trụ có người lái.

Phải thừa nhận rằng chuyến bay vũ trụ có con người là một trong những thành tựu ngoạn mục nhất của thế kỉ 20, nhưng khoa học chưa bao giờ, và có khả năng không bao giờ trở thành, động lực chính cho một chương trình có con người. Con đường hiệu quả nhất thu được những mục tiêu khoa học trong vũ trụ là qua việc sử dụng các tàu thăm dò rô-bôt không người lái.

Du hành vũ trụ có người lái có xu hướng là một vấn đề gây tranh luận, vì nhiều nhà khoa học tin rằng các nguồn tài nguyên hạn chế sẵn có cho thám hiểm không gian nên tốt hơn là đầu tư cho các sứ mệnh rô-bôt. Mặt khác, chỉ có con người mới đủ điều kiện tiến hành nột vài nghiên cứu khoa học then chốt trong vũ trụ, từ nghiên cứu khoa học sự sống và khoa học vật chất trong môi trường không trọng lượng cho đến lĩnh vực địa chất và sinh học trên bề mặt hành tinh.

Đúng là đa số các quan trắc thiên văn, kể từ khi bắt đầu cuộc chạy đua không gian, thu được lợi ích từ phi thuyền rô-bôt đặt cao phía trên tác dụng mờ đục của bầu khí quyển của Trái đất. Tuy nhiên, một trong những bài học chính rút ra từ sự thành công lớn nhất trong số những thiết bị này, Kính thiên văn vũ trụ Hubble, là việc tiếp cận đến một hạ tầng du hành vũ trụ có người lái có thể làm tăng đáng kể thời gian tồn tại và hiệu quả của các thiết bị thiên văn đặt trên không gian. Kể từ khi phóng lên vào năm 1990, Hubble đã được phục vụ bởi 5 sứ mệnh tàu con thoi, mà nếu không có thì nó đã đoản thọ hơn nhiều, và kém linh hoạt hơn nhiều.

Có lẽ những sứ mệnh Apollo lên Mặt trăng là sự trình diễn tốt nhất của các nhà du hành với tư cách là những người thám hiểm bề mặt hành tinh. Chúng đã nhấn mạnh cách thức con người mang sự nhanh nhẹn, tháo vát và thông minh của mình để thám hiểm theo một kiểu mà các rô-bôt không thể làm được. Mặc dù đúng là con người sẽ phải đối mặt trước nhiều nguy hiểm và trở ngại khi hoạt động trên những hành tinh khác, nhưng chủ yếu do những giới hạn tâm sinh lí của họ khi so sánh với rô-bôt, cho nên khả năng phản hồi khoa học (thu được từ sự thu mẫu nhanh chóng, khả năng đưa dữ liệu và kinh nghiệm đã qua vào một bức tranh kết hợp, và khả năng trực giác nhận ra những quan sát có tầm quan trọng) hiệu quả hơn đó bào chữa cho việc sử dụng các nhà du hành làm các nhà khoa học tiên phong trên những hành tinh khác.

Thật vậy, những ưu điểm này được ghi nhận trong một bản báo cáo của Hội Thiên văn học Hoàng gia Anh hồi năm 2005, trong đó kết luận rằng “những câu hỏi khoa học nổi bật liên quan đến lịch sử của hệ mặt trời và sự tồn tại của sự sống ngoài Trái đất có thể, chỉ có lẽ, thu được tốt nhất bởi con người thám hiểm trên Mặt trăng hay Hỏa tinh, được hỗ trợ bởi những hệ thống tự động thích hợp”.

Gần địa cầu hơn, môi trường không trọng lượng của quỹ đạo Trái đất tầm thấp như môi trường trên Trạm Không gian quốc tế (ISS) mang lại một cơ hội vô song dành cho nghiên cứu các khoa học sự sống (kể cả sinh lí học người và y khoa), khoa học vật liệu và vật lí học cơ bản. Loại môi trường này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc có một không hai vào những lĩnh vực như biểu hiện gen, chức năng miễn dịch, sinh lí học xương và chức năng tim mạch, chúng quan trọng cho việc tìm hiểu nhiều chứng bệnh dưới địa cầu như chứng loãng xương, teo cơ và suy tim. Vì con người là đối tượng của những thí nghiệm sinh lí học này, nên rô-bôt không thể nào là vật thay thế được. Sự tiến bộ trong những lĩnh vực này sẽ dựa trên sự tài trợ cho ISS duy trì hoạt động trong những thập kỉ tới. Mặc dù khoa học sẽ không phải là kẻ thừa hưởng chính của việc có con người trong không gian, nhưng nó không phải, vừa không bao giờ có thể, là động cơ chính cho sự thám hiểm không gian có con người. Những lợi ích khác của việc đầu tư vào sự thám hiểm không gian có con người bao gồm việc kích thích nó vì mục tiêu giáo dục khoa học và kĩ thuật: thám hiểm không gian vốn gây hấp dẫn, và là một phương thức rõ ràng truyền cảm hứng cho những người trẻ tuổi tăng thêm niềm yêu thích đối với khoa học và công nghệ. Du hành vũ trụ có con người cũng tốt đối với những ngành nghề công nghệ cao và có thể thúc đẩy sự đổi mới. Cuối cùng, nó cung cấp một tiêu điểm cho sự hợp tác quốc tế có thể giúp xây dựng một môi trường địa chính trị ổn định hơn.

Ích lợi nhiều mặt của sự thám hiểm vũ trụ có con người được ghi nhận bởi ấn phẩm hồi tháng 5 năm 2007 của bản báo cáo Chiến lược Thám hiểm Toàn cầu của 14 cơ quan không gian trên thế giới. Việc phát triển một chương trình thám hiểm toàn cầu, với mục tiêu tối hậu là đưa các nhà du hành trở lại Mặt trăng và lên sao Hỏa, là một tầm nhìn xung quanh cho thế kỉ 21, là sự hiện thực hóa của cái sẽ mang lại những lợi ích khoa học, kinh tế và văn hóa quan trọng trong thế giới của chúng ta. Như vậy, du hành vũ trụ có người lái phải được xem là một sự đầu tư cho tương lai của nhân loại và nó xứng đáng được sự ủng hộ của toàn thể cộng đồng khoa học, và thật ra là của mọi công dân của hành tinh chúng ta.

David Clement là giảng viên thiên văn học vật lí tại trường Imperial College London. Ian Crawford là một độc giả yêu thích khoa học hành tinh và sinh vật học vũ trụ, tại trường Birkbeck College, London.

Theo Physics World, tháng 11/2009

 
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm


ABC Trắc Nghiệm Vật Lý
Cầu vồng   |   Đăng nhập Đăng nhậpnew
Đang online (233)