Động cơ "quái vật" của NASA trình làng thành công: Thế giới có tên lửa đẩy mạnh nhất hành tinh

"Việc chứng kiến lần đầu tiên bốn động cơ RS-25 bốc cháy cùng một lúc ở tầng lõi là một cột mốc quan trọng đối với tên lửa vũ trụ SLS".

17 giờ ngày 16/1/2021, NASA cho thử nghiệm thành công lõi tên lửa đẩy SLS (Space Launch System) dài 65 mét. Bốn động cơ Aerojet Rocketdyne RS-25 của tên lửa bốc cháy trong khoảng 8 phút, tạo ra lực đẩy 1,6 triệu pound và tiêu thụ 700.000 gallon thuốc phóng trên giá thử nghiệm để mô phỏng các điều kiện bên trong khi cất cánh.

John Honeycutt, Giám đốc chương trình SLS tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Marshall của NASA ở Huntsville, Alabama cho biết: “Đây là một loại thử nghiệm chỉ thực hiện một lần trong dòng tên lửa đẩy siêu hạng nặng này. Việc chứng kiến lần đầu tiên bốn động cơ RS-25 bốc cháy cùng một lúc ở tầng lõi là một cột mốc quan trọng đối với SLS".

Bốn động cơ RS-25 khai hỏa trong hơn một phút và tạo ra lực đẩy 1,6 triệu pound. Nguồn: NASA TV.

NASA cho biết, vụ thử nghiệm này là thử nghiệm thứ 8 và cũng là cuối cùng trong chuỗi thử nghiệm "Green Run" được cơ quan này thực hiện từ năm 2019. SLS thành công là bước đầu để khởi động Chương trình Artemis (nhằm đưa 2 phi hành gia 1 nam, 1 nữ đổ bộ Mặt Trăng vào năm 2024) của Mỹ thời gian tới.

“Cuộc thử nghiệm hôm thứ Bảy 16/1 là một bước tiến quan trọng để đảm bảo rằng giai đoạn cốt lõi của tên lửa SLS đã sẵn sàng cho sứ mệnh Artemis I và mang theo phi hành đoàn trong các sứ mệnh trong tương lai”, Giám đốc NASA Jim Bridenstine, người đã tham dự cuộc thử nghiệm cho biết. “Mặc dù động cơ đã không khai hỏa trong toàn bộ thời gian, nhóm đã làm việc thành công trong việc đếm ngược, kích hoạt động cơ và thu được dữ liệu quý giá để mở đường cho hành trình phía trước của chúng tôi".

Với thành công của lõi tên lửa đẩy, SLS chính thức là tên lửa vũ trụ mạnh nhất từng được kích hoạt trên Trái Đất. Hệ thống tên lửa đẩy giữ kỷ lục mạnh nhất hành tinh trước đó cũng do NASA chế tạo - tên là Saturn V - tên lửa đưa tàu Apollo 11 của NASA chạm Mặt Trăng thành công năm 1969.

SỨC MẠNH CỦA "QUÁI VẬT" SLS

Tên lửa đẩy (tên lửa vũ trụ) SLS là loại lớn nhất, mạnh nhất từng được chế tạo. Mỗi quả tên lửa đẩy tạo ra lực đẩy cao hơn quả 14 máy bay thương mại 4 động cơ. Một cặp tên lửa đẩy cung cấp hơn 75% tổng lực đẩy SLS khi phóng.

Theo kế hoạch, SLS sẽ đưa tàu vũ trụ Orion chạm Mặt Trăng năm 2024. Nguồn: NASA

Tên lửa được sản xuất bởi Northrop Grumman tại Utah. Tại điểm phóng, tên lửa đẩy mang toàn bộ nhiên liệu của SLS. Sau khi phóng, các tên lửa đẩy hoạt động trong vòng 2 phút trước khi tách khỏi tầng trung tâm.

Lực đẩy của SLS thay đổi tùy theo cấu hình phóng. Thấp nhất là 3991,6 tấn dùng cho tàu chở phi hành đoàn và cao nhất là 4309 tấn dùng cho chở hàng. Tương đương với đó là tải trọng của hệ thống, thấp nhất là 27 tấn và cao nhất là 46 tấn.

Thông số tên lửa đẩy chính (SLS có 2 tên lửa đẩy)

• Dài: 54m
• Đường kính: 3,65m
• Trọng lượng: 725,75 tấn 1 quả
• Chất liệu đẩy: Polybutadiene acrylonitrile (PBAN)
• Lực đẩy: 1.632 tấn
• Thời gian hoạt động: 126 giây

Kathy Lueders, đội trưởng mới nhận chức của chương trình chuyến bay có người của NASA, đã công bố ước tính chi phí mới của siêu tên lửa SLS. Vào thời điểm ngày 27/8, ước tính chi phí lên đến 9,1 tỉ đô la. Ngoài ra, chi phi cho hệ thống hỗ trợ mặt đất là 2,4 tỉ đô la. Trước đó, quốc hội Mỹ đồng ý kế hoạch 7 tỉ đô la, theo năm tài chính 2019.

Vào tháng 4, ước tính chi phí cho SLS là 8,75 tỉ đô la và hệ thống hạ tầng mặt đất (EGS) là 2,33 tỉ. Theo NASA, giá thành trước được tính vào năm 2014 cho hai hệ thống là 7,02 tỉ và 1,84 tỉ. Như vậy, số tiền đội giá đã vượt quá ngưỡng 30% mà NASA đã được cảnh báo trước đó, Space.com thông tin.

Các nhà phê bình từ lâu đã lập luận rằng NASA nên chuyển đổi từ các công nghệ cốt lõi thời đại tàu con thoi, vốn có chi phí phóng từ 1 tỷ USD trở lên cho mỗi nhiệm vụ, sang các giải pháp thay thế thương mại mới hơn hứa hẹn chi phí thấp hơn.

Để so sánh, chi phí ít nhất để phóng chiếc Falcon Heavy khổng lồ nhưng ít mạnh hơn từ SpaceX của Elon Musk là 90 triệu đô la; và khoảng 350 triệu đô la cho mỗi lần phóng chiếc Delta IV Heavy của United Launch Alliance. Trong khi các tên lửa mới hơn, có thể tái sử dụng nhiều hơn.

CUỘC TẨU THOÁT VĨ ĐẠI

Giống như nhiều loại tên lửa, động cơ đẩy của tên lửa được phân phối theo từng giai đoạn:

Khi cất cánh, tầng lõi SLS và hai tên lửa đẩy nhiên liệu rắn hoạt động để đẩy tên lửa nặng 5,75 triệu pound ra khỏi bệ phóng tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở bang Florida và đưa nó vào quỹ đạo, mang theo một tàu vũ trụ có tên Orion.

Để làm được điều này, chỉ trong 8 phút, bốn động cơ RS-25 của SLS đốt cháy 735.000 gallon nhiên liệu lỏng để tạo ra lực đẩy 2 triệu pound và tên lửa đẩy đôi đốt cháy hơn hai triệu pound nhiên liệu rắn để tạo ra hơn 7 triệu pound lực đẩy.

Trong quá trình bay lên, các kỹ sư tên lửa thường nói rằng tên lửa đang lên dốc, một cách ví von giai đoạn phóng này giống như việc mang một vật nặng khổng lồ lên một ngọn núi với trọng lực của Trái Đất hút vạn vật xuống đất.

Sau khi SLS mất đi trọng lượng của hệ thống đẩy và nhiên liệu ở giai đoạn đầu, vẫn cần thêm năng lượng để đưa tàu vũ trụ Orion lên Mặt Trăng. Tại thời điểm này, phần trên của tên lửa và Orion ở 100 dặm phía trên Trái Đất, với tốc độ hơn 17.500 dặm một giờ, và bắt đầu một quỹ đạo tròn xung quanh Trái Đất. Đây là quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất, thường được gọi là LEO.

Về cơ bản, SLS có thể đưa hơn 95 tấn lên quỹ đạo tầm thấp này với cấu hình Block I. Tuy nhiên, một nhiệm vụ không gian sâu (lên Mặt Trăng) đòi hỏi một tên lửa đẩy phải vượt xa LEO với đủ sức mạnh và tốc độ để vượt qua lực hút của Trái Đất; cũng như phải mang tàu vũ trụ đi xa hơn nữa để đến được Mặt Trăng. Do đó, nó phải giảm tải lượng hàng hóa lại, nhường trọng lượng cho nhiên liệu và sức mạnh để tăng tốc.

Trong nhiệm vụ thứ hai mang theo Orion và các phi hành gia - Artemis II , SLS sẽ mang tàu vũ trụ Orion và phi hành đoàn của nó xa hơn so với những phi hành gia NASA làm trước đó hồi thế kỷ 20.

Giống như giai đoạn bay Artemis I, chuyến bay thứ hai sẽ sử dụng phiên bản Block I của SLS. Trong chuyến bay thứ ba - Artemis III, SLS sẽ chở Orion mang theo 2 phi hành gia trong một nhiệm vụ vào năm 2024 hạ cánh trên Mặt Trăng.

Người Mỹ cùng với các đối tác quốc tế và thương mại của họ sẽ sử dụng Mặt Trăng như một "trạm trung chuyển không gian" để thử nghiệm các công nghệ và chuẩn bị cho các sứ mệnh tới sao Hỏa.

Sự phát triển cuối cùng của SLS là tên lửa Block 2 có thể chở phi hành đoàn và hàng hóa hoặc chỉ hàng hóa cần thiết cho việc khám phá sao Hỏa hoặc cho các sứ mệnh hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời.