Chuyến đi đến Mặt Trăng: chuyến bay sẽ mất bao lâu?

Thời gian bay từ Trái Đất đến Mặt Trăng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm lượng nhiên liệu, đặc điểm quỹ đạo của Mặt Trăng và các mục tiêu cụ thể của nhiệm vụ. Hành trình này có thể mất từ 8 giờ đến 4,5 tháng – một khoảng thời gian thực sự ấn tượng.

Từ Trái Đất đến Mặt Trăng: khoảng cách và tốc độ cơ bản

Mặt trăng của chúng ta quay quanh Trái Đất ở khoảng cách trung bình 384.400 km. Phân tích dữ liệu từ các nhiệm vụ lên Mặt trăng trong những thập kỷ qua cho thấy sự khác biệt đáng kể về thời gian di chuyển. Thiết bị nhân tạo nhanh nhất từng bay gần Mặt trăng là tàu vũ trụ "New Horizons", được NASA phóng vào năm 2006 để nghiên cứu hành tinh lùn Pluto. Theo dữ liệu khoa học, thiết bị này đã vượt qua khoảng cách đến Mặt trăng chỉ trong khoảng 8 giờ 35 phút sau khi phóng.

Nhiệm vụ lịch sử và các chỉ số thời gian của chúng

Đối với các thiết bị không gian nhắm trực tiếp vào Mặt Trăng, chuyến đi đòi hỏi nhiều thời gian hơn. Vào năm 1959, trong nhiệm vụ mặt trăng đầu tiên của nhân loại, thiết bị không gian Liên Xô "Luna-1" đã mất 34 giờ để đạt được mục tiêu. Mặc dù nhiệm vụ không người lái ban đầu dự định va chạm với bề mặt Mặt Trăng, thiết bị không gian đã lệch khỏi quỹ đạo, đi qua cách vệ tinh 5995 km. Sau đó, khi pin của tàu đã cạn kiệt, nó đã ngừng phát tín hiệu và vẫn còn nằm trong không gian.

Trong nhiệm vụ nổi tiếng "Apollo 11" năm 1969, phi hành đoàn đã mất 109 giờ và 42 phút từ thời điểm khởi hành cho đến bước đi lịch sử của Neil Armstrong trên bề mặt mặt trăng.

Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến thời gian bay

Thời gian bay đến Mặt Trăng thay đổi đáng kể tùy thuộc vào một số tham số chính. Một trong những yếu tố quan trọng nhất là lượng nhiên liệu sử dụng. Các kỹ sư trong ngành hàng không vũ trụ đã phát hiện ra một mối quan hệ thú vị: việc sử dụng ít nhiên liệu hơn làm tăng thời gian bay, nhưng nhiệm vụ vẫn khả thi nhờ vào việc sử dụng trọng lực tự nhiên của các thiên thể, có thể hướng dẫn tàu vũ trụ theo một quỹ đạo dài hơn nhưng hiệu quả năng lượng.

Một ví dụ điển hình là máy bay không người lái "Beresheet" của Israel, được phóng vào năm 2019. Sau khi khởi động, tàu vũ trụ đã quay quanh Trái Đất trong khoảng sáu tuần, trong khi dần dần mở rộng quỹ đạo, cho đến khi đạt được tốc độ đủ để chuyển sang Mặt Trăng. Mặc dù nhiệm vụ đã kết thúc không như kế hoạch của Cơ quan Không gian Israel (, khi phi hành đoàn mất liên lạc và thiết bị đã va chạm với bề mặt Mặt Trăng sau 48 ngày kể từ khi phóng ), nó vẫn thể hiện một cách tiếp cận thay thế cho các chuyến bay đến Mặt Trăng.

Kỷ lục về thời gian bay

Kỷ lục tuyệt đối về thời gian bay đến Mặt Trăng thuộc về tàu vũ trụ NASA CAPSTONE. Tàu CubeSat nặng 25 kg này đã mất đến 4,5 tháng để vượt qua quãng đường từ Trái Đất đến quỹ đạo Mặt Trăng vào năm 2022. CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) đã thực hiện một vài vòng quanh hành tinh của chúng ta trước khi đạt được quỹ đạo của Mặt Trăng. Mục tiêu của nhiệm vụ là kiểm tra quỹ đạo mà NASA dự định sử dụng cho trạm không gian Gateway trong tương lai.

Các giai đoạn của nhiệm vụ mặt trăng

Bất kể lộ trình được chọn, mỗi nhiệm vụ lên Mặt Trăng đều trải qua những giai đoạn nhất định. Từ 60% đến 90% khối lượng khởi động của bất kỳ nhiệm vụ không gian nào là nhiên liệu cần thiết để vượt qua lực hấp dẫn của Trái Đất và ra ngoài không gian.

Sau khi đạt được quỹ đạo của Trái đất, tàu vũ trụ cần giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu để có thể vào được quỹ đạo tối ưu đến đích. Điều này cực kỳ quan trọng, vì càng nhiều nhiên liệu mà tàu mang theo thì toàn bộ nhiệm vụ trở nên nặng nề và tốn kém hơn. Giai đoạn cuối cùng yêu cầu phải đốt thêm nhiên liệu để thoát khỏi quỹ đạo Trái đất và chuyển sang quỹ đạo mặt trăng.

Mục tiêu của sứ mệnh như là yếu tố quyết định

Theo lời của Mark Blanton, người đứng đầu phân tích và đánh giá nhiệm vụ NASA "Mặt Trăng-Mars", yếu tố then chốt ảnh hưởng đến thời gian bay là mục tiêu của nhiệm vụ. Cơ quan vũ trụ đang đánh giá các loại tên lửa có sẵn và khả năng của chúng trong việc đưa tàu vũ trụ vào chuyển động. Khả năng của tên lửa và nhiệm vụ xác định kích thước của phương tiện. Sau khi thiết lập tất cả các yêu cầu, các chuyên gia phát triển lộ trình tối ưu.

Cuối cùng, tất cả các thông số của tàu vũ trụ - kích thước của nó, số lượng phi hành đoàn, phân phối nhiên liệu và nhiều chi tiết khác - ảnh hưởng đến tổng thời gian cần thiết để đạt được Mặt Trăng.