Hành trình chinh phục sao Hỏa từ trước đến nay luôn là một hành trình dài và đầy hiểm nguy. Một thách thức mà các nhà khoa học phải đối mặt hiện nay trong hành trình đó là khi đã đặt được chân lên bề mặt “hành tinh Đỏ”, làm sao con người có thể đảm bảo một cuộc sống lâu dài tại môi trường đầy khắc nghiệt này.
Nhà bếp và khu sinh hoạt của phi hành đoàn CHAPEA. Bốn người tham gia sẽ trải qua 378 ngày bên trong căn cứ rộng 157m2. (Ảnh: NASA).
Để chuẩn bị sẵn sàng cho các phi hành gia có thời gian ở dài ngày trên sao Hỏa, mới đây, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đã khởi động sứ mệnh mô phỏng có tên gọi CHAPEA (Khám phá hiệu suất và sức khỏe phi hành đoàn). Trong dự án này, 4 nhà nghiên cứu sẽ được cách ly và sống hoàn toàn bên trong một không gian giả định trên sao Hỏa ở bang Texas trong 378 ngày – gần bằng thời gian mà các phi hành gia phải thực hiện nhiệm vụ trên bề mặt sao Hỏa.
Sau khi cách ly, nhóm nghiên cứu này sẽ phải tuân thủ một lịch trình đã lên kế hoạch từ trước, tham gia vào các hoạt động mô phỏng và công việc khoa học, ăn uống như phi hành gia, xử lý các lỗi bảo trì và thiết bị, đồng thời trải qua bài kiểm tra tâm lý và sinh lý nghiêm ngặt.
Vòng mô phỏng đầu tiên sẽ bắt đầu vào tháng 6 và dự kiến NASA triển khai hai vòng mô phỏng khác. Mỗi vòng huy động một nhóm tham gia khác nhau song điều kiện sống sẽ vẫn giữ nguyên.
Scott M. Smith, đồng điều tra viên của CHAPEA, nêu chi tiết: “Chúng tôi đã xây dựng một kịch bản nhiệm vụ trên bề mặt sao Hỏa có độ chính xác cao. Những người tham gia sẽ trải qua độ trễ 22 phút trong việc giao tiếp bên ngoài, giống như các phi hành gia trên sao Hỏa. Tiếng ồn xung quanh sẽ được phát qua loa đế đảm bảo người sống trong không gian mô phỏng này không thể nghe thấy âm thanh bên ngoài”.
Không gian mô phỏng mà các nhà khoa học tham gia trải nghiệm được gọi là “Mars Dune Alpha”. Đây là một thiết kế tùy chỉnh của Tập đoàn Bjarke Ingels và công ty in 3D ICON, nằm bên trong một nhà chứa máy bay tại Trung tâm Vũ trụ Johnson ở thành phố Houston, bang Texas. Kiến trúc này được hoàn thành từ việc in 3D trong vòng 1 tháng, dựa trên ý tưởng sử dụng đất trên sao Hỏa. Giám đốc điều hành ICON Jason Ballard giải thích: “NASA đã xem xét rất nhiều lựa chọn cho việc xây dựng môi trường sống trên sao Hỏa”.
Không gian mô phỏng sao Hỏa bao gồm khu vực làm việc, khu vực sinh hoạt và nhà bếp, phòng ngủ riêng, phòng tắm, khu vực y tế, trung tâm liên lạc, phòng tập thể dục, cửa thông gió và khu vực “bên ngoài” mô phỏng bề mặt sao Hỏa. Theo chuyên gia Smith, việc tách biệt khu vực sinh hoạt với khu vực làm việc là có chủ ý.
Thiết bị thí nghiệm bên trong môi trường sống CHAPEA. Phi hành đoàn sẽ tiến hành công việc khoa học mô phỏng. (Ảnh: NASA).
Trong hơn 12 tháng, 4 nhà nghiên cứu kiêm kỹ sư của NASA bao gồm Kelly Haston, Ross Brockwell, Nathan Jones và Alyssa Shannon sẽ làm việc và sinh hoạt trong không gian 157m2.
Đại diện NASA cho biết cơ quan này đang tìm cách lấp đầy “khoảng trống kiến thức chiến lược” trước đó khiến việc đưa người lên sao Hỏa và thực hiện sứ mệnh trên đó trở nên quá rủi ro.
Theo Smith, hiện tại có 4 nguy cơ mà con người phải đối mặt khi thực hiện nhiệm vụ trên sao Hỏa, bao gồm bức xạ; SANS (Hội chứng sưng nhãn cầu ảnh hưởng đến phần lớn các phi hành gia trong thời gian dài ở trạng thái vi trọng lực); hành vi và hiệu suất của phi hành đoàn; thức ăn và dinh dưỡng.
Mặc dù thiết bị tương tự sẽ không thể kiểm tra tác động của bức xạ và giảm trọng lực đối với con người ở không gian mô phỏng như môi trường thực sự trên sao Hỏa song mục tiêu chính của CHAPEA là đánh giá sức khỏe và hiệu suất của con người.
“Nếu bạn xem lại các cuốn sách lịch sử, thực phẩm và dinh dưỡng hoặc là tạo ra thành công hoặc là phá hủy nhiều hành trình khám phá. Khi ở trên đại dương hoặc đến Nam Cực hoặc Bắc Cực, nếu bạn không lập kế hoạch dinh dưỡng tốt, thì mọi việc sẽ không suôn sẻ”, ông Smith trình bày.
Hành trình đến sao Hỏa ước tính mất từ 6 đến 9 tháng. Nhiệm vụ lên sao Hỏa có người lái sẽ phụ trách vận chuyển thực phẩm đến hành tinh này trước khi có sự xuất hiện của con người. Điều đó có nghĩa là các loại thực phẩm sẽ cần thời hạn sử dụng lâu dài.
Chuyên gia Smith giải thích: “Thức ăn sẽ được tiêu thụ trong khoảng 5 năm sau khi chúng tôi sản xuất. Nếu bạn nghĩ đến việc chất đầy tủ đựng thức ăn của mình bằng thực phẩm sẽ giúp bạn duy trì cuộc sống trong 5 năm tới, thì đó thực sự là một thách thức”.
Bên trong môi trường sống giả định, 4 nhà nghiên cứu sẽ ăn theo khẩu phần tương tự như trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Những người tham gia cũng sẽ trồng rau bằng hệ thống thủy canh để giúp ổn định tâm lý và đảm bảo về mặt dinh dưỡng.
Họ cũng sẽ được xét nghiệm máu, nước tiểu, nước bọt và phân, theo dõi hành vi và đo hiệu suất thể chất. Khối lượng và thành phần cơ thể, tình trạng dinh dưỡng, chức năng hệ miễn dịch, nhận thức và hệ vi sinh vật của họ đều sẽ được đánh giá. “Về cơ bản, chúng tôi đang xem xét tất cả các yếu tố sinh lý học”, Smith nói.
Ngay cả sau khi quá trình sống mô phỏng hoàn tất, những người tham gia sẽ trải qua nhiều tuần kiểm tra y tế tại Trung tâm vũ trụ Johnson.
Ông Smith cho biết thêm: “Cần phải có sự cống hiến nhất định để sẵn sàng dành một năm với chúng tôi. Không phải ai cũng phù hợp với nhiệm vụ này”.
Trên khắp thế giới, các dự án tương tự riêng biệt cũng đang khởi động và NASA cũng như các cơ quan vũ trụ khác đang nỗ lực xây dựng một kho kiến thức toàn diện với hy vọng bao quát được toàn bộ sứ mệnh sao Hỏa.
Ảnh thiết kế đồ họa Thành phố Khoa học Sao Hỏa ở Dubai.
Cụ thể, tại Các tiểu Vương quốc Arab Thống nhất (UAE) chính phủ đang triển khai xây dựng Thành phố Khoa học Sao Hỏa rộng 176.000m2 trị giá 136 triệu USD trên sa mạc bên ngoài Dubai. Trước đây, Viện nghiên cứu Nga đã hợp tác với NASA về SIRIUS - Nghiên cứu khoa học quốc tế tại trạm mặt đất duy nhất, một chương trình cách ly ở thủ đô Moskva. Trong khi đó, Chương trình nghiên cứu khám phá con người HERA đã thực hiện 6 nhiệm vụ cách ly bên trong một mô hình không gian giả định rộng 60m2.