Ngày 10 tháng 4, theo báo cáo của "New York Times", sau khi hoàn thành thành công chuyến bay quanh mặt trăng, các phi hành gia trong sứ mệnh "Artemis 2" giờ đây chỉ có thể dựa vào tấm chắn nhiệt bị lỗi để bảo vệ sự an toàn của họ khi quay trở lại bầu khí quyển Trái đất. Đây có lẽ là giai đoạn nguy hiểm nhất trong toàn bộ nhiệm vụ.

Tàu vũ trụ sẽ chịu được nhiệt độ cao

Ngay cả NASA cũng thừa nhận tấm chắn nhiệt của sứ mệnh Artemis 2 bị lỗi.

Tấm chắn nhiệt là lớp bảo vệ quan trọng ở dưới cùng của tàu vũ trụ. Nó được sử dụng để chịu được nhiệt độ cực cao khi quay trở lại bầu khí quyển Trái đất và bảo vệ chính tàu vũ trụ cũng như các phi hành gia bên trong. Nếu tấm chắn nhiệt bị hỏng, cấu trúc kim loại bên dưới có thể tan chảy, nứt và tan rã.

Hơn nữa, nó không có kế hoạch dự phòng và các phi hành gia không có lối thoát.

Tuy nhiên, các quan chức NASA vẫn cho biết, bất chấp khiếm khuyết của lá chắn nhiệt đã biết, bốn phi hành gia trong sứ mệnh Artemis 2 sẽ có thể tiếp đất an toàn và trong tình trạng tốt khi họ quay trở lại Trái đất với tốc độ gần 24.000 dặm một giờ (khoảng 38.600 km) vào tối thứ Sáu, hoàn thành chuyến đi vòng quanh mặt trăng kéo dài 10 ngày.

Quản trị viên NASA Jared Isaacman cho biết trong một cuộc phỏng vấn vào tháng 1 rằng phân tích và thử nghiệm sâu rộng về vật liệu tấm chắn nhiệt "giúp chúng tôi tin tưởng rằng chúng tôi có đủ giới hạn an toàn để thực hiện sứ mệnh này."

Xác suất xảy ra thảm họa 5%?

Tuy nhiên, cựu phi hành gia NASA và chuyên gia về lá chắn nhiệt Charlie Camarda cho rằng NASA hoàn toàn không nên khởi động sứ mệnh "Artemis 2".

Ông chỉ ra rằng NASA chưa hiểu đầy đủ về khả năng tấm chắn nhiệt có thể bị hỏng. Mặc dù sứ mệnh hiện đang diễn ra tốt đẹp nhưng nó vẫn có thể kết thúc bằng cái chết của phi hành gia.

“Tôi sẽ cầu nguyện rằng không có chuyện gì xảy ra,” ông nói trong một cuộc phỏng vấn vài ngày trước khi phóng Artemis 2.

Camarda đánh giá rằng xác suất các phi hành gia trở về an toàn là khoảng 95%, nhưng điều này cũng có nghĩa là xác suất xảy ra thảm họa là 1/20. Để so sánh, Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế tính toán xác suất tử vong trong một vụ tai nạn hàng không thương mại là khoảng 1 trên 9 triệu.

Các kỹ thuật viên đang kiểm tra Tấm chắn nhiệt của nhiệm vụ "Artemis 2"

Cốt lõi của sự bất đồng giữa ông với NASA nằm ở mức độ chắc chắn cần thiết khi không thể có được câu trả lời chắc chắn và hoàn hảo.

Trong sứ mệnh không người lái Artemis 1 của NASA quanh mặt trăng vào năm 2022, một tàu vũ trụ tên Orion đã sống sót khi tái nhập vào bầu khí quyển. Nếu lúc đó có các phi hành gia ở trong cabin thì họ sẽ không nhận thấy điều gì bất thường.

Nhưng khi tàu vũ trụ được nhấc lên khỏi đại dương, tấm chắn nhiệt (thiết kế tương tự như trên Artemis 2) bị thủng nhiều lỗ và thiếu những khối vật liệu lớn hơn.

Sau đó, NASA đã tiến hành một cuộc điều tra kéo dài vài năm. Các quan chức NASA cho biết phân tích của họ đã đánh giá những gì có thể xảy ra trong trường hợp xấu nhất. Họ cho biết kết quả của những phân tích này, kết hợp với những điều chỉnh về đường quay trở lại của các phi hành gia Artemis 2 khi họ quay trở lại Trái đất, mang lại một giới hạn an toàn thích hợp cho sứ mệnh.

Phi hành đoàn của sứ mệnh Artemis 2 biết những rủi ro của chuyến bay và cách NASA đối phó với chúng. Chỉ huy của Artemis 2, Reid Wiseman, cho biết vào tháng 9 năm ngoái: “Chúng tôi đã tham gia vào hầu hết mọi khía cạnh của quá trình chế tạo tàu vũ trụ và có mặt tại chỗ từ đầu đến cuối”.

Tuy nhiên, Tiến sĩ Camarda phản bác rằng NASA vẫn không hiểu được tính chất vật lý cơ bản của những gì đã xảy ra trong sứ mệnh Artemis 1 và do đó không thể nói thực sự tình huống xấu nhất có thể xảy ra là gì.

Các quan chức của NASA đã hạ thấp mối lo ngại về tấm chắn nhiệt. Tại một cuộc họp báo vào tháng 1 năm 2024, Phó Quản trị viên NASA hiện tại Amit Kshatriya nói rằng tấm chắn nhiệt của Artemis 1 đã gặp phải “những hiện tượng bất ngờ mà chúng tôi cần đảm bảo rằng mình hiểu đầy đủ”. Nhưng ông cũng nói rằng từ góc độ bảo vệ nhiệt, hiệu suất của nó “rất tốt”.

Nguyên nhân khiếm khuyết

Hình ảnh về tấm chắn nhiệt Artemis 1 đã bị giữ kín cho đến tháng 5 năm 2024, khi chúng xuất hiện trong một báo cáo từ tổng thanh tra NASA, một cơ quan giám sát độc lập.

Tấm chắn nhiệt được làm bằng vật liệu có tên Avcoat, tương tự như vật liệu được sử dụng trong chương trình Apollo hơn 50 năm trước. Nó được thiết kế để dần dần cacbon hóa và đốt cháy khi hấp thụ nhiệt khi quay trở lại khí quyển, ngăn nhiệt truyền sang phần còn lại của tàu vũ trụ.

Nhưng trong khi điều tra tấm chắn nhiệt Artemis 1, các kỹ sư đã kết luận rằng khí tích tụ bên trong một số bộ phận nhất định của tấm chắn nhiệt, gây ra áp suất tạo ra các vết nứt khiến các khối lớn vật liệu Avcoat đột ngột vỡ ra, thay vì mài mòn một cách trơn tru và chậm rãi như dự định thiết kế.

Tấm chắn nhiệt "Artemis One" bị hỏngTA GPH19

Đối với các nhiệm vụ trong tương lai, NASA đã sửa đổi công thức của Avcoat để làm cho nó xốp hơn để khí bị mắc kẹt bên trong có thể thoát ra ngoài.

Tuy nhiên, nhiệm vụ "Artemis 2" vẫn sử dụng công thức ban đầu, vì tấm chắn nhiệt sử dụng công thức ban đầu đã được chế tạo và lắp đặt trên tàu vũ trụ "Orion". Việc thay thế tấm chắn nhiệt hoặc toàn bộ tàu vũ trụ sẽ khiến kế hoạch phóng bị trì hoãn hơn nữa.

Một sự thỏa hiệp

Vì vậy, các kỹ sư của NASA đã nghĩ ra một giải pháp: áp dụng quỹ đạo quay trở lại khí quyển dốc hơn và ngắn hơn sẽ giảm thiểu thời gian tàu vũ trụ tiếp xúc với nhiệt độ cao và giúp đảm bảo an toàn cho các phi hành gia.

Dan Rasky, một kỹ sư tấm chắn nhiệt đã nghỉ hưu ở NASA vào tháng 12, đã chia sẻ sự phản đối của Tiến sĩ Camarda đối với quyết định của NASA.

"Hãy để tôi sử dụng một phép tương tự," anh ấy nói, "nếu bạn đang lái xe trên đường cao tốc và lốp xe bắt đầu rơi ra từng mảnh, bạn có tiếp tục lái xe và hy vọng nó ổn không? Hay bạn tấp vào lề và thay lốp vì lo lắng về việc bị thủng?"

TAG Vật liệu tấm chắn nhiệt PH35

"Artemis 1" rơi ra

Ông cho rằng quyết định trực tiếp thực hiện nhiệm vụ "Artemis 2" mà không thay thế tấm chắn nhiệt là "không khôn ngoan", "thực tế là liều lĩnh".

Nếu tấm chắn nhiệt của Artemis 2 hoạt động tốt như tấm được sử dụng trên Artemis 1, các phi hành gia sẽ không gặp vấn đề gì khi rơi xuống Thái Bình Dương.

Bài học từ quá khứ

TAGPH 49Nhưng tình huống này gợi nhớ một cách đáng lo ngại về hai ngày tồi tệ nhất trong lịch sử NASA: ngày 28 tháng 1 năm 1986, khi tàu con thoi Challenger tan rã 73 giây sau khi cất cánh. Vào ngày 1 tháng 2 năm 2003, tàu con thoi Columbia bị rơi trên đường quay trở lại bầu khí quyển từ quỹ đạo.

Trong hai vụ tai nạn này, tàu con thoi thực sự đã phát ra tín hiệu cảnh báo trong các chuyến bay trước đó, nhưng ban quản lý NASA đã nhầm tưởng "các nhiệm vụ trước đó đã hoàn thành thành công" là cơ sở an toàn, do đó tạo ra cảm giác an toàn sai lầm và không giải quyết vấn đề đủ khẩn cấp, dẫn đến cái chết của các phi hành gia.

Bây giờ, câu hỏi quan trọng mà Artemis 2 và tấm chắn nhiệt thiếu sót của nó phải đối mặt là: Liệu các vết nứt có hình thành và phát triển với tốc độ thảm khốc không?

Tuy nhiên, việc tính toán chính xác khả năng này là vô cùng khó khăn. Ngay cả những máy tính nhanh nhất cũng gặp khó khăn trong việc mô phỏng dòng phân tử không khí siêu thanh xung quanh đáy của một con tàu vũ trụ. Đối với tấm chắn nhiệt, các hiện tượng phức tạp khác cũng phải được tính đến: dòng nhiệt được tạo ra do quá trình nén các phân tử không khí và quá trình không thể đoán trước về cách các vết nứt hình thành và lan truyền trong vật liệu Avcoat, đôi khi đột ngột.

“Nếu là tôi, tôi sẽ chọn đình chỉ sứ mệnh,” Tiến sĩ Camarda nói. “Tôi sẽ tập hợp một nhóm và xây dựng khả năng phân tích thực sự để tích hợp tất cả các nguyên tắc vật lý cơ bản.”

Danny Olivas, một cựu phi hành gia và nhà khoa học khác của NASA có chuyên môn về các đặc tính vật liệu. Olivas cho biết đây không phải là điều NASA đã làm.

Tiến sĩ Olivas nói: “Camarda đúng 100%. “Chúng tôi chưa có mô hình dựa trên vật lý để giải thích vấn đề này. Do đặc tính hoạt động của vật liệu này, điều này là không thực tế và gần như không thể thực hiện được”.

Nhưng Tiến sĩ Olivas cho biết ban đầu ông nghi ngờ về việc phóng Artemis 2 với một sai sót đã biết, nhưng cuối cùng ông đã yên tâm trước phân tích do NASA thực hiện.

Không giống như Camarda, Tiến sĩ Olivas được NASA ủy quyền tiến hành đánh giá kỹ thuật độc lập cho cuộc điều tra của mình và đề xuất thành lập một hội đồng chuyên gia bên ngoài lớn hơn mà NASA đã thông qua.

Dr. Olivas cho biết giả thuyết mô phỏng của NASA là nếu nhiệt độ bên trong khối thiết bị Avcoat tăng lên đến một mức nhất định thì nó sẽ bị nứt; và nếu nó bị nứt, một lớp vật liệu Avcoat sẽ rơi ra khỏi toàn bộ khối thiết bị. Điều này tạo ra một khoang trong đó quá trình gia nhiệt tăng lên và một lớp vật liệu khác vỡ ra.

Tiến sĩ Olivas cho biết ngay cả với giả định "không lạc quan" này, các mô phỏng lặp đi lặp lại của nhiều tình huống quay trở lại khí quyển đã phát hiện ra rằng có đủ các bộ phận của tấm chắn nhiệt sẽ vẫn nguyên vẹn và tàu vũ trụ sẽ sống sót.

Một phân tích khác xem xét điều gì sẽ xảy ra nếu toàn bộ vật liệu Avcoat rơi ra. Phân tích kết luận rằng cấu trúc làm từ sợi carbon và titan bên dưới tấm chắn nhiệt sẽ giữ cho mô-đun phi hành đoàn nguyên vẹn trong quá trình quay trở lại khí quyển.

Dr. Olivas chỉ ra rằng các kỹ sư của NASA rất hợp tác. “Điều tôi có thể nói với bạn là mỗi khi tôi nói chuyện với ai đó, họ luôn nghĩ đến Columbia,” anh nói. “Họ biết ơn vì tôi đã thúc đẩy họ, họ biết ơn vì tôi đã thách thức họ và họ biết ơn vì tôi đã thúc đẩy họ chứng minh điều này một cách cơ bản.”

Dr. Olivas cho biết điều đó hoàn toàn trái ngược với môi trường văn hóa mà anh gặp phải sau thảm họa Columbia.

Vào tháng 1 năm nay, Quản trị viên NASA Isaacman đã mời Tiến sĩ Olivas và Tiến sĩ Camarda tham gia buổi trình diễn công nghệ kéo dài một ngày. Tại cuộc họp, các kỹ sư của NASA đã giải thích lý do cơ bản của việc sử dụng tấm chắn nhiệt bị lỗi.

Tuy nhiên, Tiến sĩ Camarda không bị thuyết phục. Ông nói: “NASA không có dữ liệu nào để chứng minh rằng điều này an toàn”. “Tôi nhận ra rằng họ vẫn đang sử dụng lối suy nghĩ sai lầm và những công cụ phân tích thô thiển mà họ đã sử dụng trong thời kỳ Columbia và Challenger.”

Tuy nhiên, đối với Tiến sĩ Olivas, cuộc gặp đó đã xua tan những lo lắng cuối cùng còn sót lại của ông. Anh ta đã gửi một tin nhắn cho Wiseman, chỉ huy của Artemis 2, bày tỏ niềm tin rằng NASA đã làm rất tốt trong việc giảm thiểu rủi ro cho phi hành đoàn Artemis 2.

“Nếu tôi không thực sự có ý đó, vì tôn trọng họ hoặc gia đình họ, tôi sẽ không nói với họ điều đó,” Tiến sĩ Olivas nói. “Tôi sẽ không bao giờ đưa ra thông tin vội vàng vì lợi ích của NASA.”