Gửi bình luận
Năm 2020, tàu vũ trụ Soyuz MS-17 của Nga cập bến Trạm vũ trụ Quốc tế ISS với hành trình siêu ngắn đầu tiên. Trước đây, tàu vũ trụ phải mất tới hai ngày để tới ISS, nhưng chuyến bay gần đây chỉ mất 3 giờ 3 phút và có thể chỉ còn 2 giờ trong tương lai.
ISS là dự án khoa học tốn kém nhất trong lịch sử và là vệ tinh nhân tạo lớn nhất. Việc xây dựng bắt đầu vào năm 1998 với sự hợp tác giữa các cơ quan vũ trụ Nga, Mỹ, Canada, Nhật Bản và châu Âu. Phi hành đoàn đầu tiên bao gồm Sergei Krikalev và Yury Gidzenko người Nga và William Shepherd người Mỹ, đã đến ISS vào cuối năm 2000.
Từ đây hạm đội Soyuz và tàu con thoi của Mỹ đảm nhiệm việc luân chuyển phi hành đoàn. Năm 2003, sau thảm họa Columbia, các chuyến bay của tàu con thoi bị đình chỉ cho đến giữa năm 2005.
Năm 2011, khi NASA kết thúc chương trình Tàu con thoi, Soyuz trở thành phương tiện vận chuyển duy nhất chở các phi hành gia và nhà du hành vũ trụ tới ISS.
Tình trạng này kéo dài 9 năm, cho đến khi Dragon 2 (còn được gọi là Crew Dragon) do SpaceX chế tạo thực hiện chuyến bay có phi hành đoàn vào ngày 31/5/2020. Gần nhất vào ngày 6/6, tàu vũ trụ Starliner của Boeing đã đưa 2 phi hành gia tiếp cận ISS.
ISS không thể bay cao hơn 500 km. Vượt quá mốc này, mức độ phóng xạ sẽ tăng đáng kể và sẽ gây rủi ro cho phi hành đoàn. Độ cao quỹ đạo của ISS còn phụ thuộc vào khả năng kỹ thuật của tàu vũ trụ chở phi hành đoàn. Tàu Soyuz được thiết kế cho các chuyến bay ở độ cao lên tới 460 km. Trong kỷ nguyên Tàu con thoi, ISS ở độ cao khoảng 350 km, vì các tàu con thoi đơn giản là không thể bay cao hơn nữa.
Việc phóng tên lửa không hề rẻ và ISS cần được cung cấp thiết bị thường xuyên. Trạm càng cao thì càng có ít hàng hóa được vận chuyển và điều này đòi hỏi phải có nhiều chuyến bay hơn.
Hiện tại, độ cao tối ưu là khoảng 400 km. Ở mặt đất, quãng đường này có thể được thực hiện trong 1 giờ bằng máy bay, trong 4 giờ bằng tàu cao tốc và trong 5 giờ bằng ô tô. Với tốc độ di chuyển của tàu vũ trụ, người ta có thể nghĩ rằng khoảng cách này có thể đi được trong chưa đến 1 giờ. Nhưng trên thực tế điều đó không hẳn như vậy.
Chỉ cần vài phút, tên lửa cất cánh và đưa tàu chở hàng ra ngoài không gian, điểm đến cuối cùng là ISS. Khi tàu vũ trụ đã vào quỹ đạo thì phần khó khăn chỉ mới bắt đầu vì việc lắp ghép với ISS còn ở phía trước.
Sơ đồ bay hai ngày là phương thức tiếp cận ISS đầu tiên được thực hiện. Theo sơ đồ này, tàu vũ trụ bay 34 vòng quay quanh Trái Đất trong thời gian từ quỹ đạo thấp hơn đến quỹ đạo ISS và bắt đầu tiếp cận.
Tàu được điều khiển bằng máy tính nhưng nếu có tình huống bất khả kháng xảy ra, người chỉ huy sẽ tiếp quản. Việc ghép nối thủ công yêu cầu một số thao tác bổ sung. Ví dụ, phi hành đoàn phải đợi điều kiện ánh sáng thích hợp để Mặt trời không chiếu vào mắt họ khi cập bến.
Mặc dù các chuyến bay kéo dài hai ngày không phải là vấn đề đặc biệt đối với tàu chở hàng Progress, 50 giờ này là một bài kiểm tra sức bền thực sự đối với thủy thủ đoàn Soyuz. Con tàu vũ trụ này khá chật chội. Nó hướng về phía Mặt trời ở chế độ quay để sạc lại pin. Não bộ các phi hành gia phải chịu tác động lớn của chuyển động xoắn.
Anousheh Ansari, một người Mỹ gốc Iran bay tới ISS vào năm 2006 trong một chương trình du lịch vũ trụ, viết trên blog của mình: “Bây giờ tôi đã biết lý do tại sao chúng tôi lại phải trải qua những khóa huấn luyện ghế xoay đáng sợ đó”. Đối với Ansari, 34 quỹ đạo là một điều khó khăn. Sự hưng phấn ban đầu nhanh chóng nhường chỗ cho chứng say không gian. Trên ISS, cô cần thêm một ngày nữa để hồi phục sau chuyến bay.
Sơ đồ bay 2 ngày và sơ đồ bay 4 quỹ đạo. Ảnh: TASS.
Các chuyên gia tên lửa sau khi nghiên cứu đã quyết định rằng con tàu nên cập bến ngay sau vòng quay thứ năm. Lúc đầu, họ phát triển sơ đồ năm quỹ đạo, sau đó rút ngắn còn bốn quỹ đạo.
Nó giảm thời gian bay xuống còn 6 giờ, đồng thời duy trì tùy chọn chuyển sang sơ đồ hai ngày thông thường trong trường hợp không lường trước được. Kế hoạch bay ngắn đã được thử nghiệm vào năm 2012 và 2013. Sau ba lần thử thành công trên các tàu chở hàng, người ta quyết định thử nghiệm nó trên chính Soyuz.
Vào tháng 3/2013, các phi hành gia Pavel Vinogradov và Alexander Misurkin của Roscosmos cùng phi hành gia Christopher Cassidy của NASA đã tới ISS trong thời gian kỷ lục là 6 giờ. Sau khi tàu vũ trụ Soyuz MS mới được khai thác, các chuyến bay ngắn của phi hành đoàn đã trở thành thông lệ.
Những chuyến bay ngắn hơn nhưng thời gian làm việc của các phi hành gia lại dài hơn. Theo sơ đồ bay hai ngày, phi hành đoàn có thời gian nghỉ ngơi. Giờ đây, kể từ khi bắt đầu tới khi kết thúc nhiệm vụ, các phi hành gia phải làm việc liên tục 16-18 giờ. Các chuyên gia tên lửa lại đề xuất giảm thời gian bay từ 6 giờ xuống còn 3 giờ.
Với sự ra đời của tên lửa Soyuz 2.1, kế hoạch điểm hẹn hai quỹ đạo cực ngắn được phát triển vào năm 2016 đã trở nên khả thi. Tàu bay mới được trang bị hệ thống điều khiển kỹ thuật số, cho phép đưa tàu vũ trụ vào quỹ đạo một cách chính xác.
.jpg)
Chuyến bay bắt đầu sử dụng nguyên tắc tương tự phương pháp bốn quỹ đạo, nhờ độ chính xác của tên lửa nên không cần thực hiện thao tác điều chỉnh. Sơ đồ mới giúp tiết kiệm 2 lần đốt nhiên liệu và 3 giờ bay.
Thông số quan trọng khi cập bến trạm là góc pha (góc giữa tàu và trạm trong mặt phẳng quỹ đạo). Thời gian bay càng ngắn thì các góc pha cho phép có thể lắp ghép càng nhỏ. Góc pha của sơ đồ 2 ngày là 150 độ trong khi sơ đồ bốn quỹ đạo là 22 độ và sơ đồ 2 quỹ đạo là 6 độ.
Theo sơ đồ hai quỹ đạo, việc "bắt" trạm sẽ khó hơn. Nếu có sự cố xảy ra, con tàu phải khởi động lại vào ngày hôm sau, lần này sử dụng sơ đồ 2 ngày.
Các thử nghiệm đầu tiên về sơ đồ 2 quỹ đạo tiến hành năm 2017 và đầu năm 2018 đã thất bại. Lần phóng tiếp theo được thực hiện thành công vào tháng 7/2018: tàu vũ trụ tới ISS trong 3 giờ 40 phút. Sau năm chuyến bay không gặp sự cố, người ta quyết định thử nghiệm sơ đồ siêu ngắn trên một tàu vũ trụ có người lái.
Chuyến bay cực nhanh đầu tiên của Soyuz tới ISS diễn ra vào ngày 14/10/2020. Các phi hành gia người Nga Sergey Ryzhikov và Sergey Kud-Sverchkov cùng phi hành gia NASA Kathleen Rubins đã bay tới trạm này trong thời gian kỷ lục 3 giờ 3 phút.
Để thử nghiệm đầy đủ kế hoạch mới, Roscosmos đã thực hiện hai chuyến bay có phi hành đoàn vào năm 2021. Chuyến đầu tiên diễn ra vào ngày 9/ 4. Tàu vũ trụ Soyuz MS-18 (còn được gọi là Yu.A. Gagarin) đã đến ISS trong khoảng 3 giờ 30 phút.
Chuyến thứ 2 vào ngày 5/10, tàu vũ trụ Soyuz MS-19 đã đưa phi hành gia Anton Shkaplerov, nữ diễn viên Yulia Peresild và đạo diễn Klim Shipenko tới trạm.
Vào tháng 4/2021, người đứng đầu Roscosmos, Dmitry Rogozin, thông báo rằng sơ đồ bay theo quỹ đạo đơn có thể được thử nghiệm trên sớm nhất là vào năm 2022. Các chuyên gia tính toán rằng sơ đồ mới sẽ cho phép tàu vũ trụ đến điểm hẹn với ISS trong khoảng 2 giờ.
Sau khi phóng, theo kế hoạch, tàu vũ trụ sẽ tạo ra hai lực đẩy để đưa nó vào quỹ đạo hình elip có hình học tương tự quỹ đạo của ISS. Khi góc quan sát giữa trạm và tàu vũ trụ bằng 23 độ, lần đốt thứ ba sẽ đẩy phương tiện về phía ISS để cập bến.
Sơ đồ 1 quỹ đạo đối mặt với khó khăn nghiêm trọng: góc pha phải là 0,5 độ. Theo sơ đồ hai quỹ đạo, giá trị là 6 độ.
Các chuyến bay cực nhanh tới ISS được hình thành chủ yếu để cải thiện sức khỏe của phi hành đoàn bằng cách giảm thời gian ở bên trong con tàu vũ trụ chật chội. Hơn nữa, tàu còn tiết kiệm nhiên liệu và giảm mức tiêu thụ pin, giúp cải thiện độ an toàn toàn diện. Các chuyến bay ngắn hạn giảm bớt đáng kể gánh nặng cho nhân viên mặt đất.
Hơn nữa, trong trường hợp tình huống khẩn cấp trên ISS, sự hỗ trợ từ Trái Đất sẽ có thể đến đó nhanh hơn. Khi mạng sống của con người bị đe dọa, mỗi giây đều có giá trị.
Một ưu điểm khác của các chương trình này là chuyển phát nhanh đến trạm vật liệu sinh học cho các thí nghiệm khoa học. Điều quan trọng đối với các nhà sinh học là thời gian chuyển tới ISS càng ngắn càng tốt.
Các chuyến bay ngắn hạn cũng giúp khách du lịch dễ dàng tiếp cận không gian hơn. Họ sẽ dễ dàng chịu đựng chuyến đi tới ISS hơn về mặt thể chất.
