Thời gian bay đến Mặt Trăng: những điều cần biết

Thời gian bay từ Trái Đất đến Mặt Trăng thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm lượng nhiên liệu, đặc điểm quỹ đạo của Mặt Trăng và mục tiêu của nhiệm vụ cụ thể.

Tàu vũ trụ có thể đạt đến Mặt Trăng trong khoảng thời gian từ 8 giờ đến 4,5 tháng tùy thuộc vào quỹ đạo được chọn và các đặc điểm kỹ thuật.

Lịch sử các chuyến bay đến Mặt Trăng

Chuyến bay đến vệ tinh tự nhiên của Trái Đất là một nhiệm vụ phức tạp. Mặt Trăng quay quanh hành tinh của chúng ta ở khoảng cách trung bình 384.400 km. Dựa trên các sứ mệnh Mặt Trăng trong những thập kỷ qua, thời gian di chuyển khác nhau đáng kể. Vật thể nhân tạo nhanh nhất bay qua Mặt Trăng là tàu thăm dò "Horizon Mới", được NASA phóng vào năm 2006 để nghiên cứu hành tinh lùn Pluto. Theo các nguồn khoa học, tàu đã bay qua Mặt Trăng khoảng 8 giờ 35 phút sau khi khởi hành.

Đối với các nhiệm vụ có mục tiêu là trực tiếp đến Mặt Trăng, chuyến đi mất nhiều thời gian hơn. Vào năm 1959, trong nhiệm vụ đầu tiên của con người đến Mặt Trăng, tàu vũ trụ Liên Xô "Luna-1" đã mất 34 giờ để đạt được mục tiêu. Nhiệm vụ không người lái này đã dự định thực hiện một cuộc va chạm có kiểm soát với bề mặt Mặt Trăng, tuy nhiên tàu đã lệch khỏi quỹ đạo, bay cách Mặt Trăng 5995 km. Sau khi hết pin, liên lạc với tàu vũ trụ đã bị mất, và nó vẫn đang ở trong không gian.

Vào năm 1969, khi sự kiện hạ cánh lịch sử của các phi hành gia lên Mặt Trăng diễn ra, phi hành đoàn "Apollo 11" đã mất 109 giờ và 42 phút kể từ thời điểm khởi hành cho đến khi Neil Armstrong thực hiện bước đi nổi tiếng đầu tiên trên bề mặt Mặt Trăng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian bay

Thời gian bay đến Mặt Trăng phụ thuộc rất nhiều vào nhiều yếu tố, trong đó một trong những yếu tố quan trọng nhất là lượng nhiên liệu được sử dụng. Các kỹ sư trong ngành hàng không vũ trụ đã phát hiện ra một quy luật thú vị: việc sử dụng ít nhiên liệu hơn dẫn đến việc tăng thời gian bay, nhưng lại làm cho sứ mệnh trở nên hiệu quả về mặt kinh tế hơn. Đồng thời, điều này tạo ra cơ hội để sử dụng trọng lực tự nhiên của các thiên thể, trước tiên là Trái Đất, để đưa tàu vũ trụ đi theo một con đường dài hơn nhưng có lợi về năng lượng.

Ví dụ, vào năm 2019, Israel đã gửi một thiết bị không người lái "Beresheet" đến Mặt Trăng. Sau khi phóng, tàu vũ trụ đã quay quanh Trái Đất trong khoảng sáu tuần trên quỹ đạo ngày càng mở rộng, trước khi đạt đủ tốc độ để chuyển sang quỹ đạo Mặt Trăng. Mặc dù sứ mệnh đã kết thúc không như Cơ quan Vũ trụ Israel dự định (mối liên lạc với thiết bị đã bị mất, và "Beresheet" đã va chạm với bề mặt Mặt Trăng sau 48 ngày kể từ khi phóng), nó đã chứng minh một cách tiếp cận thay thế cho các chuyến bay liên hành tinh.

Kỷ lục về chuyến bay dài nhất đến Mặt Trăng thuộc về tàu vũ trụ CAPSTONE của NASA. Tàu cubesat nặng 25 kilogram này đã mất 4,5 tháng để đến được Mặt Trăng. Trong thời gian đó, nó đã thực hiện vài vòng quanh Trái Đất trước khi cuối cùng ra vào quỹ đạo Mặt Trăng vào năm 2022. CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) được gửi đi để thử nghiệm quỹ đạo mà NASA dự định sử dụng cho trạm không gian tương lai Gateway.

Các giai đoạn của nhiệm vụ mặt trăng

Bất kể con đường nào được chọn, mỗi nhiệm vụ đến Mặt Trăng đều trải qua một vài giai đoạn quan trọng. Đáng chú ý là 60–90% khối lượng khởi đầu của bất kỳ nhiệm vụ không gian nào đều là nhiên liệu cần thiết để vượt qua lực hấp dẫn của Trái Đất và ra ngoài không gian.

Khi đạt được quỹ đạo, tàu vũ trụ phải sử dụng một lượng nhiên liệu tối thiểu để ra khỏi quỹ đạo và vào quỹ đạo bay tối ưu đến đích. Càng nhiều nhiên liệu mà tàu vũ trụ mang theo, thì toàn bộ nhiệm vụ càng trở nên nặng nề và tốn kém hơn. Ở giai đoạn cuối, tàu cần tiêu tốn thêm nhiên liệu để rời khỏi quỹ đạo Trái Đất và chuyển sang quỹ đạo của Mặt Trăng.

Theo lời của Mark Blanton, người đứng đầu bộ phận phân tích và đánh giá nhiệm vụ NASA "Mặt trăng-Mars", một trong những yếu tố chính xác định thời gian bay là mục tiêu của nhiệm vụ. "Cơ quan không gian đánh giá các loại tên lửa có sẵn và khả năng của chúng để đưa tàu vũ trụ vào chuyển động. Khả năng của tên lửa mang và nhiệm vụ xác định kích thước và đặc điểm của tàu vũ trụ. Sau khi xác định tất cả các yêu cầu, các chuyên gia phát triển lộ trình tối ưu", - chuyên gia giải thích.

Do đó, tất cả các thông số của tàu vũ trụ và chuyến bay - kích thước chính xác của thiết bị, số lượng phi hành đoàn, phân bố nhiên liệu và nhiều chi tiết kỹ thuật khác - có thể ảnh hưởng đáng kể đến tổng thời gian bay đến Mặt trăng.