Một nghiên cứu mới cho thấy dữ liệu về quỹ đạo của các tiểu hành tinh thời kỳ đầu có thể giúp thiết kế các sứ mệnh lên Sao Hỏa nhanh hơn, qua đó có thể rút ngắn thời gian du hành khứ hồi xuống dưới một năm, bằng một nửa so với các sứ mệnh hiện tại, theo một nghiên cứu mới lấy cảm hứng từ quỹ đạo của các tiểu hành tinh.
Hiện tại, việc đến được Sao Hỏa (hành tinh xa Mặt Trời hơn Trái Đất khoảng 50%) mất khoảng 7 đến 10 tháng. Do Trái Đất và Sao Hỏa chỉ thẳng hàng để thực hiện chuyển bay tiết kiệm nhiên liệu sau mỗi 26 tháng, các phi hành gia phải chờ đợi thời điểm quay về, kéo dài toàn bộ hành trình khứ hồi lên gần ba năm.
Tuy nhiên, những phát hiện mới được công bố trực tuyến trên tạp chí Acta Astronautica vào tháng 4/2026 cho thấy các ước tính quỹ đạo ban đầu và thiếu chính xác của các tiểu hành tinh gần Trái Đất (vốn trước đây được dùng để đánh giá rủi ro va chạm) có thể chứa đựng những manh mối hình học quý giá để thiết kế các tuyến đường liên hành tinh nhanh hơn.
“Có lẽ điều này có thể thay đổi quan điểm rằng chúng ta cần hơn hai năm để lên Sao Hỏa và quay trở lại,” tác giả nghiên cứu Marcelo de Oliveira Souza, một nhà vũ trụ học tại Đại học bang Bắc Rio de Janeiro, Brazil, nói với Live Science.
“Tôi đã không tìm kiếm điều này”
Souza lần đầu tình cờ nghĩ ra ý tưởng này vào năm 2015 khi đang nghiên cứu các tiểu hành tinh gần Trái Đất. Một thiên thể cụ thể, 2001 CA21, đã thu hút sự chú ý của ông vì các ước tính ban đầu cho thấy nó đi theo một quỹ đạo hiếm gặp cắt qua cả hai vùng quỹ đạo của Trái Đất và Sao Hỏa.
Mặc dù các phép đo sau đó đã tinh chỉnh quỹ đạo thực sự của tiểu hành tinh, nhưng hình học ban đầu của nó trong thời kỳ Trái Đất và Sao Hỏa đối mặt vào tháng 10 năm 2020 (khi Trái Đất và Sao Hỏa thẳng hàng về cùng một phía của Mặt Trời và ở vị trí gần nhau nhất trên quỹ đạo) đã gợi ý về khả năng tồn tại các tuyến đường “siêu ngắn” giữa hai hành tinh, Souza nhận xét.
“Điều này thật bất ngờ đối với tôi – tôi đã không tìm kiếm điều này,” ông nói với Live Science.
Souza nói thêm rằng khi có nhiều quan sát hơn giúp các nhà thiên văn tinh chỉnh quỹ đạo của tiểu hành tinh, những quỹ đạo ban đầu đó sẽ thay đổi, vì vậy một người phân tích sau đó sẽ không nhìn thấy cùng một đường đi. “Có lẽ tôi đã đúng lúc đúng nơi,” ông nói.
Hành trình khứ hồi lên Sao Hỏa?
Đối với thời kỳ đối mặt vào tháng 10 năm 2020, các tính toán của Souza cho thấy về mặt hình học, một chuyến đi rất nhanh, kéo dài khoảng 34 ngày từ Trái Đất lên Sao Hỏa là khả thi nếu tàu vũ trụ đi theo một quỹ đạo tương tự như mặt phẳng quỹ đạo ban đầu của tiểu hành tinh.
Tuy nhiên, Souza lưu ý trong bài báo rằng một quỹ đạo như vậy đòi hỏi tốc độ phóng khoảng 32,5 km/giây, vượt xa khả năng của tên lửa hiện tại, và tàu vũ trụ sẽ đến Sao Hỏa với tốc độ khoảng 108.000 km/h – quá nhanh để các hệ thống hạ cánh hiện có xử lý an toàn.
Thay vào đó, Souza đã sử dụng hình học lấy cảm hứng từ tiểu hành tinh để khám phá các chuyến đi khả thi trong các lần đối mặt của Sao Hỏa trong tương lai vào các năm 2027, 2029 và 2031. Bằng cách sử dụng phương pháp tiêu chuẩn để tính toán đường đi giữa hai điểm trong không gian (gọi là phân tích Lambert) và giới hạn các đường đi đó trong phạm vi khoảng 5 độ so với độ nghiêng quỹ đạo của tiểu hành tinh, Souza phát hiện rằng chỉ có sự thẳng hàng vào năm 2031 mới mang lại cơ hội khả thi cho du hành nhanh bằng công nghệ trong tương lai gần.
Theo nghiên cứu, trong khoảng thời gian đó, một sứ mệnh khứ hồi từ Trái Đất lên Sao Hỏa có thể hoàn thành chỉ trong 153 ngày, tức khoảng 5 tháng.
Trong kịch bản đó, tàu vũ trụ sẽ rời Trái Đất vào ngày 20/4/2031 với tốc độ khoảng 27 km/giây, đến Sao Hỏa vào ngày 23/5 sau hành trình 33 ngày, dành khoảng 30 ngày trên bề mặt, rời đi vào ngày 22/6 và trở về Trái Đất vào ngày 20/9, với chặng về kéo dài khoảng 90 ngày.
Souza cũng xác định một phương án năng lượng thấp hơn trong cùng khoảng thời gian, yêu cầu phóng ở tốc độ khoảng 16,5 km/giây cho một sứ mệnh kéo dài khoảng 226 ngày, tức khoảng 7,5 tháng – vẫn ngắn hơn đáng kể so với thời gian của các sứ mệnh hiện tại.
Tuy nhiên, khái niệm này vẫn chủ yếu mang tính lý thuyết và sẽ phụ thuộc nhiều vào chi tiết cụ thể của sứ mệnh – bao gồm thiết kế tàu vũ trụ, khối lượng hàng hóa và khả năng đẩy – tất cả những yếu tố này sẽ quyết định liệu các chuyến bay nhanh như vậy có khả thi trong thực tế hay không.
Dù sao, phương pháp này vẫn có thể hữu ích như một cách để thu hẹp phạm vi tìm kiếm các quỹ đạo khả thi. Các vận tốc yêu cầu tương đương với những gì đã đạt được bởi các sứ mệnh như New Horizons – tàu thăm dò của NASA, khi được phóng vào năm 2006 với sứ mệnh bay qua Sao Diêm Vương ở tốc độ 16,26 km/giây.
Souza nói với Live Science rằng những quỹ đạo tốc độ cao như vậy có thể nằm trong tầm với của các tên lửa thế hệ tiếp theo như Starship của SpaceX hoặc New Glenn của Blue Origin.
Minh họa tàu vũ trụ hướng tới Sao Hỏa. Nghiên cứu mới tiết lộ một đường tắt tiềm năng đến Hành tinh Đỏ có thể cắt giảm đáng kể thời gian thực hiện sứ mệnh. Ảnh: Getty Images
Hình học của chuyến đi 33 ngày lên Sao Hỏa (trái) so với hành trình 90 ngày (phải). Ảnh: Acta Astronautica
