Từ những thay đổi của hệ miễn dịch đến các thí nghiệm “cơ quan trên chip”, Artemis 2 không chỉ là chuyến bay thử quanh Mặt Trăng mà còn là một nhiệm vụ nghiên cứu sức khỏe con người.

Chuyến bay kéo dài khoảng 10 ngày sẽ đưa các phi hành gia Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch cùng phi hành gia Jeremy Hansen của Cơ quan Vũ trụ Canada trên tàu Orion hướng tới Mặt Trăng. Nếu mọi việc suôn sẻ, phi hành đoàn sẽ bay vòng quanh Mặt Trăng rồi trở về Trái Đất theo quỹ đạo “tự quay về”.

Dù là phép thử quan trọng cho phần cứng không gian sâu, Artemis 2 cũng là một nhiệm vụ khoa học lớn. Chuyến bay nhằm thu thập dữ liệu về bức xạ, sức khỏe và hiệu suất con người ngoài quỹ đạo Trái Đất thấp, với nhiều thí nghiệm biến chính các phi hành gia thành đối tượng nghiên cứu.

Dưới đây là những nội dung khoa học chính của Artemis 2 và cách chúng có thể định hình các sứ mệnh hạ cánh Mặt Trăng cũng như hành trình có người lái tới Sao Hỏa trong tương lai.

Nghiên cứu tủy xương nhằm đánh giá rủi ro sức khỏe phi hành gia

Một trong những thí nghiệm trên Artemis 2 là dự án AVATAR (Phản ứng mô tương tự phi hành gia ảo). Thí nghiệm sử dụng các mô nuôi trong phòng thí nghiệm – mỗi mẫu chỉ lớn cỡ một USB – chứa tế bào người sống được thiết kế để hoạt động giống cơ quan thật.

AVATAR tập trung vào mô tủy xương được nuôi từ tế bào lấy qua mẫu máu của phi hành gia trước chuyến bay. Tủy xương tạo ra tế bào máu và miễn dịch, đồng thời rất nhạy cảm với bức xạ, nên là mục tiêu quan trọng để đánh giá rủi ro sức khỏe ngoài Trái Đất.

Sau nhiệm vụ, các nhà nghiên cứu sẽ phân tích mẫu mô ở cấp độ phân tử để xem hàng nghìn gene phản ứng thế nào với môi trường không gian. Kết quả sẽ được so sánh với dữ liệu từ Trạm Vũ trụ Quốc tế và mẫu sinh học của phi hành đoàn trước – sau chuyến bay nhằm kiểm chứng độ chính xác của công nghệ “cơ quan trên chip”.

Các nghiên cứu trước đây trên trạm vũ trụ – nơi vẫn được bảo vệ một phần bởi từ trường Trái Đất – cho thấy phi hành gia bị mất xương ngay cả trong thời gian ngắn, cho thấy rủi ro còn lớn hơn trong các chuyến bay không gian sâu. Kết quả có thể giúp xây dựng chiến lược chăm sóc sức khỏe cá nhân hóa cho các sứ mệnh dài ngày.

“Bài kiểm tra căng thẳng” trong không gian sâu

Một thí nghiệm quan trọng khác là ARCHeR, nghiên cứu cách phi hành gia thích nghi với môi trường sống chật hẹp bên trong tàu Orion, có kích thước tương đương một căn hộ studio nhỏ.

Các thành viên phi hành đoàn sẽ đeo thiết bị ở cổ tay để theo dõi mức độ căng thẳng, vận động, giấc ngủ và khả năng nhận thức. Dữ liệu thời gian thực sẽ giúp phân tích cách hoạt động hằng ngày, nghỉ ngơi và sự giam hãm ảnh hưởng đến sức khỏe và làm việc nhóm trong không gian sâu.

Một nghiên cứu khác tập trung vào hệ miễn dịch. Phi hành gia sẽ thu thập mẫu nước bọt bằng giấy đặc biệt (do tàu không có tủ lạnh). Khi so sánh với mẫu trước và sau chuyến bay, các nhà khoa học có thể theo dõi thay đổi miễn dịch do bức xạ và cô lập gây ra, cũng như sự tái hoạt động của virus “ngủ yên” như thủy đậu hay zona – hiện tượng từng quan sát trên trạm ISS.

Sức khỏe phi hành đoàn sẽ được theo dõi trong nhiều tháng trước khi phóng và sau khi hạ cánh, bao gồm các bài kiểm tra thăng bằng, vận động và mô phỏng đi bộ ngoài không gian để đánh giá khả năng thích nghi và hồi phục của cơ thể.

Đo lường bức xạ

Không giống phi hành gia trên ISS, phi hành đoàn Artemis 2 sẽ bay ra ngoài từ quyển bảo vệ của Trái Đất, nơi mức bức xạ cao hơn nhiều.

Để theo dõi rủi ro, họ sẽ mang theo các thiết bị đo bức xạ cá nhân (dosimeter) để ghi nhận theo thời gian thực. Kết hợp với sáu cảm biến đặt trong khoang Orion, hệ thống có thể phát hiện sự gia tăng đột ngột của bức xạ (như bão Mặt Trời) và cảnh báo phi hành đoàn.

Dữ liệu từ các thiết bị này, cùng với các vệ tinh nhỏ cubesat do đối tác quốc tế cung cấp, sẽ giúp hiểu rõ hơn cách bức xạ hoạt động trong tàu Orion và ảnh hưởng đến cơ thể con người.

Góc nhìn hiếm có về Mặt Trăng

Một phần không thể thiếu của Artemis 2 chính là chính Mặt Trăng.

Khi Orion bay qua phía xa của Mặt Trăng, phi hành đoàn sẽ có khoảng ba giờ để quan sát các khu vực mà con người chưa nghiên cứu kỹ trong hơn 50 năm. Từ tàu, Mặt Trăng sẽ trông như một quả bóng rổ ở tầm tay.

Trong thời gian này, các phi hành gia sẽ sử dụng kiến thức địa chất để chụp ảnh và mô tả bề mặt hình thành từ các va chạm cổ xưa và dòng dung nham.

Một mục tiêu đáng chú ý là bồn trũng Orientale – vết va chạm khổng lồ rộng khoảng 960 km, hình thành cách đây 3,8 tỷ năm, nằm ở ranh giới giữa mặt gần và mặt xa của Mặt Trăng và chưa từng được quan sát trực tiếp trong thời Apollo.

Phi hành gia cũng có thể thấy các tia lóe do thiên thạch va chạm hoặc các đám bụi lơ lửng trên đường chân trời Mặt Trăng – những hiện tượng vẫn chưa được hiểu rõ.

Các quan sát này sẽ giúp định hướng cho các sứ mệnh Artemis tiếp theo, bao gồm kế hoạch đưa con người hạ cánh gần cực nam Mặt Trăng. Dữ liệu thu thập được sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn địa điểm thám hiểm, mẫu vật cần lấy và khu vực có giá trị khoa học cao nhất.

Phi hành gia Jeremy Hansen (Cơ quan Vũ trụ Canada), Reid Wiseman, Victor Glover và Christina Koch quan sát tên lửa Hệ thống Phóng Không gian (SLS) và tàu Orion tại bệ phóng. Ảnh: NASA

Một “cơ quan trên chip” dùng trong thí nghiệm. Ảnh: Emulate