Thời gian du hành đến Mặt Trăng: các khía cạnh công nghệ của các chuyến bay vũ trụ

Thời gian bay từ Trái Đất đến Mặt Trăng thay đổi đáng kể và phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật, bao gồm loại nhiệm vụ, công nghệ sử dụng và lượng nhiên liệu có sẵn.

Khung thời gian cho các chuyến bay đến mặt trăng

Các tàu vũ trụ hiện đại có khả năng vượt qua khoảng cách đến Mặt Trăng trong khoảng từ 8 giờ đến 4,5 tháng. Vệ tinh tự nhiên này nằm cách Trái Đất trung bình 384 400 km, điều này tạo ra một thách thức kỹ thuật nghiêm trọng cho việc định hướng trong không gian.

Kỷ lục tốc độ và đột phá công nghệ

Kỷ lục tốc độ tuyệt đối thuộc về tàu vũ trụ NASA «New Horizons», được phóng vào năm 2006 để nghiên cứu hành tinh Pluto. Thiết bị này đã bay qua Mặt Trăng khoảng 8 giờ 35 phút sau khi khởi động, thể hiện tiềm năng của công nghệ tên lửa hiện đại.

Tuy nhiên, đối với các nhiệm vụ đến Mặt Trăng, thời gian di chuyển tăng lên đáng kể. Một cột mốc lịch sử đã được đạt được vào năm 1959, khi tàu vũ trụ Liên Xô "Luna-1" vượt qua khoảng cách đến Mặt Trăng trong 34 giờ. Mặc dù nhiệm vụ dự định va chạm với bề mặt Mặt Trăng, tàu đã lệch khỏi quỹ đạo, bay cách mục tiêu 5995 km.

Các nhiệm vụ có người lái và các đặc điểm kỹ thuật

Thời gian cho các nhiệm vụ có người lái khác biệt đáng kể. Đoàn phi hành gia của "Apollo 11" huyền thoại vào năm 1969 đã mất 109 giờ và 42 phút từ lúc khởi hành cho đến khi Neil Armstrong bước chân đầu tiên lên bề mặt Mặt Trăng. Theo dữ liệu từ các kho lưu trữ của NASA, một nhiệm vụ có người lái đi đến Mặt Trăng thường mất khoảng ba ngày bay theo một hướng.

Tối ưu hóa tài nguyên và quỹ đạo bay

Các kỹ sư của các cơ quan vũ trụ đã phát hiện ra một quy luật quan trọng: việc sử dụng ít nhiên liệu hơn cho phép thực hiện nhiệm vụ, nhưng làm tăng đáng kể thời gian bay. Với phương pháp này, các tàu vũ trụ sử dụng trọng lực tự nhiên của các thiên thể để di chuyển theo quỹ đạo dài hơn, nhưng hiệu quả năng lượng hơn.

Nguyên tắc tối ưu hóa tài nguyên này đã được chứng minh vào năm 2019, khi máy bay không người lái của Israel "Beresheet" đã quay quanh Trái Đất trong khoảng sáu tuần trên quỹ đạo mở rộng, tích lũy tốc độ cần thiết để bay đến Mặt Trăng. Thật không may, nhiệm vụ đã kết thúc bằng một tai nạn - tàu vũ trụ đã va chạm với bề mặt Mặt Trăng sau 48 ngày kể từ khi phóng.

Công nghệ điều hướng không gian xa

Kỷ lục thời gian bay đến Mặt Trăng thuộc về tàu vũ trụ NASA CAPSTONE. Tàu vũ trụ nhỏ gọn nặng 25 kilogram này đã mất 4,5 tháng để đạt được mục tiêu. CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) đã thực hiện một số động tác quỹ đạo quanh Trái Đất trước khi vào quỹ đạo Mặt Trăng vào năm 2022. Mục tiêu của nhiệm vụ là kiểm tra quỹ đạo cho trạm vũ trụ tương lai Gateway.

Cấu trúc của nhiệm vụ mặt trăng và các yếu tố kỹ thuật

Bất kể lộ trình nào được chọn, mỗi chuyến bay đến Mặt Trăng đều bao gồm một số giai đoạn then chốt:

1. Vượt qua trọng lực của Trái Đất — 60–90% trọng lượng khởi đầu của bất kỳ nhiệm vụ không gian nào là nhiên liệu cần thiết để ra ngoài không gian
2. Quản lý quỹ đạo — tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu để đạt được quỹ đạo bay hiệu quả
3. Chuyển tiếp chuyển giao - một động thái để chuyển từ quỹ đạo gần Trái Đất sang quỹ đạo đến Mặt Trăng

Thời gian bay cũng phụ thuộc vào mục tiêu của nhiệm vụ, như Mark Blanton, người đứng đầu phân tích và đánh giá nhiệm vụ NASA "Mặt trăng - Sao Hỏa" đã lưu ý. Các cơ quan không gian đánh giá các tên lửa đẩy có sẵn, khả năng của chúng, kích thước cần thiết của tàu vũ trụ và các tham số khác để phát triển lộ trình tối ưu.

Việc tính toán chính xác kích thước của tàu vũ trụ, số lượng phi hành đoàn ( cho các nhiệm vụ có người lái ), phân phối nhiên liệu và các đặc điểm kỹ thuật khác có ảnh hưởng trực tiếp đến tổng thời gian cần thiết để đạt được thành công đến Mặt Trăng.