Hành trình tới Mặt Trăng: Thực sự mất bao lâu để bay liên hành tinh?

Câu hỏi về thời gian chuyến bay đến vệ tinh tự nhiên của chúng ta không có câu trả lời đơn giản. Một con tàu vũ trụ có thể đến Mặt Trăng trong vòng tám giờ, nhưng hành trình có thể kéo dài hơn bốn tháng. Tất cả phụ thuộc vào chiến lược và giải pháp kỹ thuật mà cơ quan vũ trụ chọn cho nhiệm vụ cụ thể.

Các yếu tố quyết định thời gian chuyến bay

Thời gian để đến Mặt Trăng chủ yếu phụ thuộc vào lượng nhiên liệu mà tàu vũ trụ có thể mang theo và quỹ đạo đã chọn. Theo dữ liệu từ Live Science, các thời gian bay trong lịch sử dao động từ tám giờ đến 4,5 tháng.

Khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trăng khoảng 384.400 km, điều này có thể gợi ý thời gian đi ngắn hơn. Tuy nhiên, thực tế phức tạp hơn nhiều. Các kỹ sư phải tính đến lực hấp dẫn, nhiên liệu sẵn có và mục đích của nhiệm vụ. Mỗi yếu tố này ảnh hưởng đến thời gian hành trình đến đích.

Nhiên liệu và tối ưu hóa: Chìa khóa cho chuyến đi hiệu quả

Một trong những điều quan trọng nhất mà các kỹ sư vũ trụ phải xem xét là lượng nhiên liệu đẩy. Trong bất kỳ nhiệm vụ không gian nào, nhiên liệu chiếm từ 60 đến 90 phần trăm trọng lượng khi khởi hành. Số lượng lớn này cần thiết để tàu vũ trụ thoát khỏi trường hấp dẫn của Trái Đất và cung cấp đủ năng lượng cho chuyến bay vũ trụ.

Ngược lại, nhiều nhiên liệu hơn đồng nghĩa với tàu vũ trụ nặng hơn, dẫn đến chi phí cao hơn và thời gian chuẩn bị lâu hơn. Các kỹ sư do đó tìm kiếm sự cân bằng tối ưu. Họ phát hiện ra rằng sử dụng ít nhiên liệu hơn trong quỹ đạo bay có thể kéo dài hành trình, nhưng vẫn có thể đạt được mục tiêu nhờ vào lực hấp dẫn tự nhiên của Trái Đất và các thiên thể khác. Phương pháp này cho phép thiết kế quỹ đạo hiệu quả hơn với tiêu thụ năng lượng ít hơn.

Các nhiệm vụ lịch sử: Phát triển của thời gian bay

Nhiệm vụ có người đầu tiên nhằm đến Mặt Trăng diễn ra vào năm 1959, khi Liên Xô gửi tàu vũ trụ không người lái Luna 1. Con tàu cần 34 giờ để tiếp cận bề mặt mặt trăng. Tuy nhiên, nhiệm vụ không thành công như kế hoạch – tàu vũ trụ bị lệch trong quá trình bay qua và bỏ lỡ Mặt Trăng 5.995 km. Con tàu vẫn còn lảng vảng trong vũ trụ như một chứng nhân thầm lặng của cuộc thử nghiệm đầu tiên.

Hàng thập kỷ sau, vào năm 1969, phi hành đoàn Apollo 11 đã đạt được danh tiếng khi Neil Armstrong trở thành người đầu tiên đặt chân lên bề mặt mặt trăng. Từ lúc phóng đến khi Armstrong thực hiện bước đi lịch sử, đã trôi qua 109 giờ 42 phút. Nhiệm vụ thành công Apollo 11 chứng minh rằng ngay cả hành trình dài hơn đến Mặt Trăng cũng có thể thành công nếu được lên kế hoạch tốt.

So sánh thú vị là trường hợp của tàu thăm dò New Horizons, do NASA phóng năm 2006 để khám phá Pluto. Con tàu này trở thành tàu vũ trụ nhanh nhất từng bay qua Mặt Trăng, chỉ sau khoảng 8 giờ 35 phút kể từ lúc phóng. Tuy nhiên, quỹ đạo của nó hoàn toàn khác so với các nhiệm vụ tập trung vào hạ cánh.

Các trường hợp đặc biệt: Các chiến lược du hành khác nhau

Năm 2019, Israel đã gửi tàu vũ trụ không người lái tên là Beresheet với ý định đổ bộ lên Mặt Trăng. Nhiệm vụ này thể hiện một chiến lược thú vị – tàu bay đầu tiên quỹ đạo quanh Trái Đất trong khoảng sáu tuần để tích lũy đủ tốc độ cho việc di chuyển liên hành tinh. Cuối cùng, Beresheet đã đến bề mặt mặt trăng sau 48 ngày kể từ khi phóng, mặc dù việc hạ cánh không diễn ra như kế hoạch ban đầu.

Nổi bật nhất trong các hành trình dài là tàu thăm dò của NASA tên là CAPSTONE vào năm 2022. Con cubesat nhỏ chỉ nặng 25 kg này mất 4,5 tháng để đi từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Trong thời gian dài này, nó đã quỹ đạo quanh hành tinh và dần tiến gần đến mục tiêu. Nhiệm vụ này nhằm kiểm chứng quỹ đạo mới mà NASA dự định sử dụng cho trạm vũ trụ Gateway trong tương lai. Thời gian dài của chuyến bay là một phần của chiến lược – giúp tối thiểu hóa tiêu thụ nhiên liệu và chứng minh hiệu quả của công nghệ dự kiến.

Cách các cơ quan vũ trụ lên kế hoạch cho thời gian bay tối ưu

Thông thường, mỗi nhiệm vụ đến Mặt Trăng đều trải qua quá trình lập kế hoạch tương tự. Như giải thích của Mark Blanton, trưởng nhóm phân tích nhiệm vụ từ Mặt Trăng đến Sao Hỏa của NASA, yếu tố then chốt là mục đích của nhiệm vụ cụ thể đó. Các cơ quan vũ trụ đầu tiên đánh giá các loại tên lửa có sẵn và khả năng của chúng. Dựa trên các khả năng này, họ xác định kích thước tàu vũ trụ và cấu hình tổng thể của phi hành đoàn.

Khi các tham số cơ bản này đã được xác định, các chuyên gia sẽ tính toán quỹ đạo tối ưu. Từ kích thước tàu, số lượng phi hành gia, phân bổ nhiên liệu cho đến các chi tiết kỹ thuật khác – tất cả đều xác định chính xác thời gian chuyến bay đến đích. Mỗi kilowatt-giờ năng lượng và mỗi kilogram vật liệu đều được cân nhắc cẩn thận để đạt được kết quả tốt nhất có thể.

Câu hỏi “mất bao lâu để bay đến Mặt Trăng” không có câu trả lời chung chung. Nó phụ thuộc vào chiến lược mà cơ quan vũ trụ chọn, công nghệ sẵn có và mục tiêu cụ thể trên Mặt Trăng. Từ chuyến bay nhanh nhất trong tám giờ đến hành trình dài 94 ngày với tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu – tất cả các khả năng này đều nằm trong phạm vi khám phá của con người về vũ trụ.