Việc hạ cánh trên sao Hỏa giống như phi thuyền Viking 1 của NASA đã làm cách đây 40 năm (20/7/1976) là một công việc vô cùng phức tạp vì bầu khí quyển của sao Hỏa khá mỏng.
Hành tinh đỏ là một điểm đến quá xa, chính vì thế, rất khó để kiểm soát mọi hoạt động bằng thời gian thực từ trung tâm điều khiển ở Trái Đất. Do đó, việc hạ cánh phải diễn ra tự động và đòi hỏi phải có một máy tính thông minh trên tàu để điều khiển.
Tàu vũ trụ ngày càng trở nên nặng hơn qua thời gian. Điều này buộc các kỹ sư phải tìm ra những phương thức mới nhằm đưa những kiện hàng máy móc khoa học quý giá hạ cánh một cách an toàn lên bề mặt của sao Hỏa.
1. Dù, phản lực và túi thay thế
Tàu vũ trụ đầu tiên đi đến hành tinh đỏ có tên là "Hỏa Tinh 2". Tuy nhiên, nó không thể hạ cánh. Các nhà khoa học Xô Viết đã phát đi tín hiệu hạ cánh liên tục nhưng Hỏa Tinh 2 vẫn không có sự phản hồi.
Tiếp theo đó là phi thuyền "Hỏa Tinh 3". Nó đã hạ cánh thành công vào ngày 2/12/1971 và gửi về một tín hiệu thông báo từ bề mặt sao Hỏa. Tuy nhiên, liên lạc bị chấm dứt đột ngột và vĩnh viễn không thể kết nối lại. Người ta cho rằng việc tiếp đất đã xảy ra va chạm mạnh làm tổn hại đến các máy móc và thiết bị bên trong.
Theo kế hoạch, Hỏa Tinh 2 và Hỏa Tinh 3 đã tách khỏi quỹ đạo vũ trụ của chúng từ khoảng cách 46.000km tính từ sao Hỏa.
Sau khi đi vào bầu khí quyển của sao Hỏa, hai tàu thám hiểm này bung ra một chiếc dù phụ trợ để làm chậm tốc độ rơi. Sau đó chúng sẽ bung thêm một chiếc dù chính nữa để làm giảm tiếp tốc độ rơi. Ở độ cao từ 16-30m cách bề mặt sao Hỏa, một thiết bị phản lực sẽ được kích hoạt nhằm làm giảm tiếp tốc độ rơi xuống mức thấp nhất.
Các phi thuyền sẽ tự động cắt đứt dù khi tốc độ rơi của chúng giảm xuống chỉ còn 23km/h. Một túi thay thế sẽ được tự động phình ra để hấp thụ cú sốc do va chạm.
2. Dù và tên lửa cổ điển
Phương pháp hạ cánh bằng siêu tên lửa. (Nguồn ảnh: NASA).
Tàu vũ trụ Viking 1 là dự án đầu tiên của NASA trong việc chinh phục bề mặt của sao Hỏa vào năm 1971. Hơn 6 tuần sau khi phóng Viking 1, NASA phóng tiếp tàu Viking 2 nhằm thu thập thêm thông tin về sao Hỏa. Những phi thuyền này đã rất thành công trong việc truyền tải một loạt các dữ liệu về Trái đất cho đến khi Viking 1 hư hỏng nặng và mất liên lạc từ tháng 11 năm 1982.
Khi tiếp cận đến khoảng cách 6km tính từ bề mặt sao Hỏa, tàu vũ trụ Viking sẽ bật dù và vứt bỏ lớp vỏ phi thuyền để trở nên nhẹ hơn.
Ở khoảng cách 1,5km, các phi thuyền sẽ vứt bỏ dù và khởi động tên lửa đẩy gắn trên thân nhằm làm giảm tốc độ rơi và căn chỉnh hướng chạm đất chính xác của tàu.
3. Dù, tên lửa cổ điển và túi khí
Phương pháp sử dụng túi khí để hạ cánh đã được NASA sử dụng nhiều lần trong các nhiệm vụ sao Hỏa. Tuy nhiên, tiếp đất bằng cách này có vẻ không được nhẹ nhàng nên các kỹ sư của NASA thường mô tả phương pháp túi khí là "6 phút hạ cánh kinh hoàng".
Sau khi tàu vũ trụ bay vào bầu không khí sao Hỏa, dù sẽ được bật ra ở độ cao 9,1km với tốc độ rơi 1600km/h.
Tiếp theo, tàu vũ trụ sẽ vứt bỏ lá chắn nhiệt nhưng vẫn mang theo lớp vỏ ngoài. Ở khoảng cách 2,4km, hệ thống máy tính sẽ tính toán và kích hoạt tên lửa đẩy. Tiếp theo, túi khí sẽ được bung ra làm lớp đệm cho tàu vũ trụ.
Vào khoảng cách 12m tính từ bề mặt, tốc độ hạ cánh sẽ gần như bằng "0". Tàu vũ trụ sẽ lăn đi một đoạn khá dài trên bề mặt sao Hỏa.
4. Dù và cần cẩu siêu tên lửa
Phương pháp dùng máy khoan chưa từng được thử nghiệm trên sao Hỏa và vẫn còn đang được nghiên cứu.
Vì thỏa mãn cho tham vọng hạ cánh lên sao Hỏa cho một chiếc xe nghiên cứu địa hình có trọng lượng lên đến 1 tấn nên NASA đã phải phát minh ra một phương pháp hoàn toàn mới. Các kỹ sư của hãng đã đưa ra chiến lược siêu tên lửa hay còn gọi là "7 phút kinh hoàng".
Cũng giống như những tàu thăm dò sao Hỏa trước đó, chiến lược này sử dụng một chiếc dù để làm chậm tốc độ rơi. Tuy nhiên, bước 1 này không có mấy tác dụng vì tàu vũ trụ quá nặng.
Kế đó, một hệ thống siêu tên lửa khá phức tạp được tách rời khỏi thân tàu vũ trụ và bắt đầu được kích hoạt. Hệ thống này vẫn được gắn với thân tàu bằng những sợi dây cáp rất chắc chắn. Hệ thống tên lửa và dây cáp bay ngược lên trời sẽ làm giảm tốc độ rơi của tàu vũ trụ đột ngột và gây ra một cú sốc khá lớn.
Độ cao của tàu vũ trụ giảm dần. Và khi đến cao độ cần thiết, máy tính sẽ tự động cắt dây cáp, tách rời tên lửa và tàu.
5. Máy khoan
Phương pháp này chưa từng được thử nghiệm trên sao Hỏa và vẫn còn đang được nghiên cứu. Đây là một phương pháp dành cho những thiết bị vũ trụ có kích thước nhỏ. Sau khi tách khỏi tàu mẹ, các thiết bị này sẽ rơi vào bầu khí quyển sao Hỏa với tốc độ 575-719km/h. Lớp vỏ bảo vệ sẽ bị vỡ khi hạ cánh và đầu khoan sẽ chui sâu đến 1m trong lòng đất sao Hỏa nhằm làm giảm dư chấn.