Một tổ chức phi lợi nhuận của Mỹ đang huy động nguồn lực để thực hiện một mục tiêu chưa từng có: phóng tàu vũ trụ hướng tới Alpha Centauri, hệ sao gần Mặt Trời nhất, trước cuối năm 2029.
Điều đáng chú ý là con tàu dự kiến mất khoảng 80.000 năm để hoàn thành hành trình. Fermi Explorer Mission, tổ chức đứng sau dự án, cho rằng đây không phải là một thất bại về tốc độ mà là một cách tiếp cận khác đối với bài toán du hành liên sao: sử dụng tối đa công nghệ đã được chứng minh, giữ chi phí dưới 15 triệu USD và đặt mục tiêu đơn giản nhất có thể – trở thành tàu vũ trụ đầu tiên được phóng có chủ đích tới một ngôi sao khác.
Theo kế hoạch được công bố ngày 1/9, Fermi Explorer đặt bốn mục tiêu chính. Tàu phải được phóng trước cuối năm 2029, mang ít nhất 1 kg hàng hóa trong một khoang kích thước 10 x 10 x 10 cm, đi được ít nhất 99% quãng đường tới Alpha Centauri trong vòng 80.000 năm và toàn bộ sứ mệnh, từ thiết kế, chế tạo, phóng đến vận hành, phải có chi phí dưới 15 triệu USD.
Nếu thành công, đây sẽ là một cột mốc khác với những gì các tàu thăm dò liên sao trước đây từng đạt được. Các tàu Voyager 1 và Voyager 2 của NASA đã đi vào không gian liên sao, nhưng chúng không được phóng theo quỹ đạo nhằm tới một ngôi sao cụ thể. Fermi Explorer muốn thực hiện bước tiếp theo: rời hệ Mặt Trời với một mục tiêu sao được xác định ngay từ đầu.
Một tổ chức phi lợi nhuận mới, không phải dự án của NASA
Fermi Explorer Mission là một tổ chức phi lợi nhuận của Mỹ, có trụ sở tại Redmond, bang Washington. Tổ chức này được thành lập bởi Philip Johnston, Ezra Feilden và Adi Oltean – những người cũng là đồng sáng lập công ty Starcloud, doanh nghiệp đang phát triển ý tưởng đưa các trung tâm dữ liệu phục vụ trí tuệ nhân tạo lên quỹ đạo.
Tuy có chung những người sáng lập, Fermi Explorer và Starcloud là hai tổ chức độc lập. Fermi Explorer khẳng định hoạt động của dự án không phụ thuộc vào Starcloud. Philip Johnston giữ chức chủ tịch Fermi Explorer, trong khi hoạt động hằng ngày do Garrett Jameson, cựu sĩ quan Không quân Mỹ, phụ trách. Một số nhân vật trong ngành vũ trụ, trong đó có Rob Meyerson, cựu chủ tịch Blue Origin, tham gia với vai trò cố vấn.
Điểm khác biệt quan trọng của Fermi Explorer là đây không phải một chương trình không gian được chính phủ Mỹ tài trợ và cũng chưa phải một sứ mệnh đã được bảo đảm đầy đủ kinh phí. Tổ chức đang trong quá trình huy động nguồn vốn và lựa chọn nhà cung cấp.
Johnston cho biết nhóm đã huy động được một khoản tiền đáng kể, nhưng phần lớn chiến dịch gây quỹ mới bắt đầu sau khi kế hoạch được công bố. Theo GeekWire, một tỷ phú sáng lập doanh nghiệp trong lĩnh vực vũ trụ đã cam kết miệng một khoản 10 triệu USD. Johnston cũng cho biết nhóm đang trao đổi với NASA, song Fermi Explorer dự định tiếp tục dự án ngay cả khi không có sự tham gia của cơ quan này.
Tổ chức hiện kêu gọi đóng góp từ cộng đồng và các đối tác. Mức đóng góp được thiết kế từ 10 USD cho những người muốn ghi tên trên trang web của sứ mệnh, 100 USD để khắc tên viết tắt lên tàu, 1.000 USD để khắc tên đầy đủ, cho đến 1 triệu USD để đưa một vật thể nhỏ lên tàu.
Fermi Explorer cho biết gần như toàn bộ nguồn tiền sẽ được dành cho tàu vũ trụ, trong khi một phần nhỏ được sử dụng cho quản lý dự án, vận hành website, tiếp cận nhà tài trợ và các chi phí chung khác. Khoản đóng góp cũng không được hoàn lại nếu sứ mệnh thất bại hoặc thậm chí không thể phóng.
Vì sao phải mất 80.000 năm?
Alpha Centauri nằm cách Trái Đất khoảng 4,4 năm ánh sáng. Với công nghệ tên lửa hiện nay, việc đưa một tàu vũ trụ đến đó trong thời gian một đời người là vượt quá khả năng.
Fermi Explorer vì thế không đặt mục tiêu đạt tốc độ gần tốc độ ánh sáng. Thay vào đó, nhóm muốn sử dụng những công nghệ đẩy đã được kiểm chứng và chấp nhận một hành trình cực kỳ dài để đổi lấy chi phí thấp.
Theo kế hoạch, tàu sẽ được đưa lên quỹ đạo quanh Trái Đất bằng một chuyến bay ghép, sau đó sử dụng một chuỗi thao tác quỹ đạo để tăng dần vận tốc khi tiến gần Mặt Trời. Cách tiếp cận này được gọi là “bơm cận nhật” (perihelion-pump trajectory), trong đó tàu tận dụng những lần bay qua vùng gần Mặt Trời để tăng năng lượng quỹ đạo trước khi rời hệ Mặt Trời.
Fermi Explorer dự kiến tàu sẽ hoạt động trong khoảng 12 năm để hoàn thành giai đoạn tăng tốc và thoát khỏi hệ Mặt Trời, sau đó bước vào khoảng 79.500 năm hành trình gần như tự do trong không gian. Tốc độ hành trình được nhóm ước tính khoảng 24,2 km/giây.
Điều này cũng có nghĩa những người xây dựng sứ mệnh chắc chắn sẽ không chứng kiến ngày con tàu tới đích.
“Chúng tôi hy vọng sẽ là những người đầu tiên rời đi và những người cuối cùng đến nơi,” Johnston nói.
Theo Fermi Explorer, mục tiêu không phải cạnh tranh với các thế hệ tàu nhanh hơn trong tương lai. Ngược lại, nhóm chấp nhận khả năng các tàu vũ trụ khác có thể vượt qua Fermi Explorer và đến Alpha Centauri trước hàng chục nghìn năm.
Điều họ muốn chứng minh là nhân loại có thể thực hiện bước đầu tiên của hành trình liên sao ngay trong thời đại hiện nay.
AI tham gia thiết kế đường bay
Một trong những điểm đáng chú ý nhất của dự án nằm ở cách nhóm tìm ra phương án quỹ đạo.
Fermi Explorer cho biết công ty nghiên cứu vật lý ứng dụng trí tuệ nhân tạo Physical Superintelligence (PSI) đã tham gia vào quá trình thiết kế sứ mệnh. Hệ thống của PSI đã đề xuất phương án “bơm cận nhật” cuối cùng, giúp bài toán trở nên khả thi trong giới hạn khối lượng và ngân sách mà nhóm đặt ra.
Đây là một ví dụ đáng chú ý về sự thay đổi trong cách thiết kế các sứ mệnh không gian. Thay vì chỉ sử dụng máy tính để kiểm tra những phương án do con người xây dựng, Fermi Explorer cho biết họ đã sử dụng một hệ thống AI để tìm kiếm phương án quỹ đạo mới, sau đó đưa kết quả vào quá trình đánh giá kỹ thuật.
Tuy nhiên, AI không biến chuyến bay liên sao thành một nhiệm vụ dễ dàng. Fermi Explorer vẫn phải lựa chọn nhà sản xuất, hoàn thiện thiết kế, tìm phương tiện phóng và chứng minh rằng hệ thống có thể hoạt động trong nhiều năm trước khi tàu rời hệ Mặt Trời.
Hiện một nhà sản xuất vệ tinh của Mỹ đã gửi đề xuất chế tạo tàu với tổng chi phí dưới 15 triệu USD. Công ty này được Fermi Explorer mô tả là đã hoàn thành hơn 50 sứ mệnh thành công, nhưng danh tính chưa được công bố.
Không chỉ là một chuyến bay khoa học
Fermi Explorer không đặt mục tiêu đưa tàu tới Alpha Centauri để hạ cánh hoặc bay vào quỹ đạo quanh một hành tinh. Tàu chỉ đi qua khu vực hệ sao này rồi tiếp tục bay ra ngoài.
Theo kế hoạch, tàu sẽ nhắm tới vị trí mà Alpha Centauri sẽ nằm trong khoảng 77.500–79.500 năm tới, thay vì vị trí hiện tại. Do các ngôi sao cũng chuyển động trong thiên hà, mục tiêu của tàu phải được tính toán dựa trên vị trí tương lai của hệ sao.
Khoang hàng hóa tối thiểu 1 kg sẽ mở ra một không gian nhỏ cho các thiết bị khoa học, vật phẩm nghệ thuật và những thông điệp gửi tới tương lai. Nhóm dự kiến đưa lên tàu một bản sao của “Đĩa vàng” Voyager – bộ dữ liệu chứa hình ảnh, âm thanh và thông tin về Trái Đất từng được NASA gửi theo Voyager 1 và Voyager 2.
Fermi Explorer cũng muốn thu thập thông điệp của trẻ em từ các quốc gia và khu vực trên thế giới để đưa lên tàu. Theo nhóm, mục tiêu của những thông điệp này không phải phục vụ một thí nghiệm khoa học mà nhằm tạo ra một “di sản” cho các thế hệ tương lai.
Một cách tiếp cận khác với Breakthrough Starshot
Ý tưởng của Fermi Explorer cũng cho thấy sự khác biệt giữa hai hướng tiếp cận đối với du hành liên sao.
Khoảng một thập kỷ trước, sáng kiến Breakthrough Starshot đặt mục tiêu sử dụng các tàu siêu nhỏ được đẩy bằng chùm laser từ Trái Đất, với tốc độ có thể đạt khoảng 20% tốc độ ánh sáng. Nếu công nghệ này thành công, một tàu có thể tới vùng lân cận Proxima Centauri trong khoảng 20 năm.
Fermi Explorer không theo đuổi mục tiêu đó. Thay vì phát triển một công nghệ hoàn toàn mới để rút ngắn hành trình xuống vài thập kỷ, tổ chức lựa chọn công nghệ đã được sử dụng trong không gian và chấp nhận thời gian bay lên tới hàng chục nghìn năm. Đây cũng là lý do Johnston cho rằng dự án của ông khác căn bản với những nỗ lực muốn đưa tàu liên sao đến đích trong thời gian một đời người.
Câu hỏi lớn phía sau sứ mệnh
Tên gọi Fermi Explorer xuất phát từ “nghịch lý Fermi”, được đặt theo nhà vật lý Enrico Fermi. Nghịch lý đặt ra câu hỏi nổi tiếng: nếu vũ trụ có tuổi đời hàng tỷ năm và có rất nhiều hành tinh có thể tồn tại sự sống, tại sao nhân loại vẫn chưa tìm thấy bằng chứng thuyết phục về một nền văn minh ngoài Trái Đất?
Fermi Explorer muốn sử dụng chính sứ mệnh này để đặt câu hỏi ngược lại về tương lai của nhân loại.
Nếu một nền văn minh có thể tồn tại đủ lâu, phát triển công nghệ vũ trụ và mở rộng ra các hệ sao khác, thì về lý thuyết, dấu vết của nó có thể lan rộng trong thiên hà. Nhưng nếu các nền văn minh thường không thể vượt qua một “bộ lọc lớn” nào đó – chẳng hạn không thể rời khỏi hành tinh, không thể sống đủ lâu hoặc không muốn mở rộng – thì điều đó có thể giúp giải thích sự im lặng mà con người quan sát được.
Fermi Explorer không tuyên bố có thể giải quyết nghịch lý này bằng một chuyến bay trị giá 15 triệu USD. Mục tiêu thực tế hơn là biến du hành liên sao từ một ý tưởng lý thuyết thành một nhiệm vụ có thể bắt đầu bằng công nghệ hiện có.
Trong cách nhìn đó, 80.000 năm không phải thời gian mà Fermi Explorer kỳ vọng con người sẽ chấp nhận cho mọi chuyến bay liên sao trong tương lai. Nó là cái giá của việc muốn rời đi ngay bây giờ với một con tàu tương đối nhỏ và ngân sách thấp.
Nếu kế hoạch thành công, con tàu có thể không phải phương tiện nhanh nhất, cũng không phải phương tiện khoa học mạnh nhất từng được chế tạo. Nhưng nó có thể trở thành một dấu mốc khác: lần đầu tiên một tàu vũ trụ của con người được phóng với mục tiêu cụ thể là đi đến một hệ sao khác.
Và trong khoảng thời gian 80.000 năm đó, Fermi Explorer đặt cược vào một điều mà nhóm cho rằng quan trọng hơn việc con tàu đến đích trước hay sau: những thế hệ con người trong tương lai sẽ tiếp tục đi xa hơn.
Philip Johnston, đồng sáng lập kiêm chủ tịch Fermi Explorer Mission, đứng trên một mỏm đá ở sa mạc Atacama của Chile và chỉ về phía Alpha Centauri, nằm ở khu vực trung tâm của thiên hà Milky Way. Johnston cùng các cộng sự đặt mục tiêu phóng một tàu thăm dò trước cuối năm 2029, dự kiến sẽ tới Alpha Centauri khoảng 80.000 năm sau. Ảnh: Alexis Trigo
Hình minh họa tàu vũ trụ của Fermi Explorer Mission được lên kế hoạch phóng hướng tới Alpha Centauri vào năm 2029. Ảnh: Fermi Explorer Mission
Quỹ đạo dự kiến của tàu Fermi Explorer Mission. Ảnh: Fermi Explorer Mission
Fermi Explorer Mission muốn tàu của mình là phương tiện đầu tiên từng được phóng tới Alpha Centauri và cũng là phương tiện cuối cùng đến nơi. Ảnh: Fermi Explorer Mission
