Khi Will Bruey nói về tương lai, ông không nghĩ theo thập kỷ dài mà theo từng năm. CEO Varda Space Industries tin rằng chỉ trong 10 năm nữa, con người có thể đứng dưới mặt đất và nhìn thấy nhiều tàu vũ trụ rơi xuống như sao băng mỗi đêm — nhưng bên trong mỗi “vệt sáng” ấy là dược phẩm được sản xuất trong môi trường không trọng lực. Và trong 15–20 năm tới, ông hình dung việc đưa một nhân viên bình thường lên quỹ đạo lưu trú một tháng thậm chí sẽ rẻ hơn so với để họ làm việc dưới mặt đất.
Bruey không nói viển vông. Ông từng tận mắt chứng kiến những dự báo công nghệ “không tưởng” trở thành hiện thực khi còn là kỹ sư tại SpaceX — nơi Falcon 9 từ ý tưởng tên lửa tái sử dụng đã trở thành hệ thống phóng chủ lực với hàng trăm nhiệm vụ mỗi năm.
“Tôi nhớ tên lửa đầu tiên tôi làm ở SpaceX là chuyến bay thứ ba của Falcon 9,” ông nói tại sự kiện công nghệ Disrupt của TechCrunch. Kể từ đó, phương tiện phóng tái sử dụng một phần, hai tầng, hạng trung này đã thực hiện gần 600 nhiệm vụ thành công. “Nếu lúc đó ai nói với tôi ‘tên lửa tái sử dụng’ và ‘nhiều chuyến bay không gian như các chuyến bay mỗi ngày ở sân bay quốc tế Los Angeles,’ hẳn tôi sẽ nghĩ phải 15–20 năm nữa. Và những gì đang diễn ra bây giờ cũng mang cảm giác tương lai như vậy.”
Varda đã chứng minh được ý tưởng lõi. Tháng 2/2024, sau nhiều tháng vượt qua các rào cản quản lý, công ty trở thành doanh nghiệp thứ ba trong lịch sử đưa vật phẩm từ quỹ đạo trở về Trái đất — những tinh thể ritonavir, một loại thuốc điều trị HIV — gia nhập “câu lạc bộ” mà chỉ có SpaceX và Boeing. Công ty đã hoàn thành thêm một số nhiệm vụ kể từ đó.
Các dược phẩm của công ty được đưa về Trái đất bên trong khoang W-1, một phương tiện vũ trụ hình nón nhỏ rộng khoảng 90 cm, cao 74 cm và nặng chưa tới 90 kg — tương đương kích thước một thùng rác lớn trong bếp. Tuần này, công ty đã phóng khoang thứ năm trong một nhiệm vụ đi chung của SpaceX, được gắn vào một “tàu mẹ” cung cấp điện, liên lạc, lực đẩy và điều khiển khi ở trên quỹ đạo.
Vậy tại sao phải sản xuất tinh thể trong không gian? Trong môi trường vi trọng lực, các lực làm nhiễu quá trình kết tinh trên Trái đất — như lắng đọng và trọng lực kéo tinh thể khi chúng lớn dần — gần như biến mất. Varda cho biết điều này giúp họ kiểm soát quá trình kết tinh chính xác hơn nhiều, tạo ra tinh thể đồng đều hoặc thậm chí những dạng cấu trúc phân tử mới. Những cải thiện này có thể mang lại lợi ích thực tế: độ ổn định tốt hơn, độ tinh khiết cao hơn và thời hạn sử dụng dài hơn cho thuốc.
Quy trình này không nhanh. Việc sản xuất dược phẩm có thể kéo dài hàng tuần hoặc hàng tháng trên quỹ đạo. Nhưng khi hoàn tất, khoang tách khỏi tàu mẹ và lao qua khí quyển Trái đất ở tốc độ hơn 30.000 km/h, nhanh hơn Mach 25. Một tấm chắn nhiệt làm từ vật liệu hấp thụ carbon do NASA phát triển bảo vệ hàng hóa bên trong, và dù mở giúp nó hạ cánh nhẹ nhàng.
Dù vậy, hoạt động kinh doanh lại rất “đời thường”, Bruey nói. “Hãy quên không gian đi một chút. Chúng tôi chỉ có một cái ‘lò nướng kỳ diệu’… nơi có thể tạo ra những dạng công thức mà trên Trái đất không làm được.” Ông nói thêm rằng nhiều người hiểu nhầm Varda là một công ty “thuộc ngành vũ trụ”, trong khi thực chất họ là “ngành công nghiệp trong không gian”. Không gian, theo ông, “chỉ là một nơi khác để giao hàng”.
Lưu ý rằng Varda không phát minh thuốc mới hay tạo ra phân tử mới; họ chỉ mở rộng khả năng xử lý các loại thuốc đã được phê duyệt.
Đây cũng không phải khoa học mang tính suy đoán. Các công ty như Bristol Myers Squibb và Merck đã tiến hành thí nghiệm kết tinh dược phẩm trên Trạm Vũ trụ Quốc tế nhiều năm qua, chứng minh ý tưởng hoàn toàn khả thi. Varda nói rằng họ đang thương mại hóa việc này bằng cách xây dựng hạ tầng để thực hiện lặp lại, ổn định và ở quy mô đủ lớn để ngành dược quan tâm.
Về lý do tại sao lại là bây giờ, có hai yếu tố đã thay đổi. Thứ nhất, tên lửa nay có thể “đặt chỗ” và lịch phóng trở nên đáng tin cậy. “Mười năm trước, bạn phải tìm chuyến bay thuê bao. Nếu không phải là tải trọng chính, bạn như kiểu đi nhờ để lên quỹ đạo,” Bruey giải thích. “Dù ngày nay vẫn đắt đỏ, nhưng nó ổn định, bạn có thể đặt chỗ, và chúng tôi đã đặt lịch phóng trước hàng năm.”
Thứ hai, các công ty cung cấp dịch vụ không gian trọn gói như Rocket Lab đã bắt đầu sản xuất các khung vệ tinh có thể mua sẵn ngoài thị trường. Việc mua phương tiện vũ trụ từ Rocket Lab và tích hợp các khoang sản xuất dược phẩm của Varda vào đó là một bước đột phá quan trọng.
Tuy nhiên, chỉ những sản phẩm có giá trị cao nhất mới hợp lý về mặt kinh tế. Đó là lý do Varda bắt đầu với dược phẩm; một loại thuốc có giá hàng nghìn đô la mỗi liều có thể “chịu” được chi phí vận chuyển.
Học thuyết “bảy quân cờ domino”
Khi Bruey nói chuyện với các nghị sĩ Quốc hội — điều mà ông cho biết mình thực hiện khá thường xuyên gần đây — ông giới thiệu cái mà ông gọi là “học thuyết bảy domino.”
Domino thứ nhất: tên lửa tái sử dụng. Đã xong. Domino thứ hai: sản xuất thuốc trên quỹ đạo và đưa về Trái đất. Domino thứ ba mới là quân lớn: đưa được một loại thuốc vào thử nghiệm lâm sàng. “Đó là một bước ngoặt lớn, bởi điều đó có nghĩa là nhu cầu phóng tên lửa liên tục.”
Tại đây, mô hình kinh doanh của Varda khác căn bản với các công ty vũ trụ còn lại.
Hãy nghĩ về cách các công ty vệ tinh vận hành. SiriusXM phóng vệ tinh để phát radio. DirecTV phóng vệ tinh để truyền hình. Ngay cả Starlink, với hàng nghìn vệ tinh, thực chất cũng đang xây dựng một chòm sao — một mạng lưới mà khi hoàn tất không còn cần phóng liên tục. Những công ty này xem phóng tên lửa là một khoản đầu tư tài sản cố định: họ chi tiền để đưa thiết bị lên quỹ đạo, rồi kết thúc.
Varda thì khác. Mỗi công thức dược phẩm cần một quy trình sản xuất riêng. Mỗi lần sản xuất cần một lần phóng. Nhu cầu thuốc càng cao thì cần càng nhiều lần phóng.
Điều này tạo ra khác biệt vì nó thay đổi hoàn toàn kinh tế học của các nhà cung cấp dịch vụ phóng. Thay vì bán một số lượng lần phóng cố định để xây dựng một chòm vệ tinh, họ có một khách hàng (về lý thuyết) với nhu cầu vô hạn, tăng theo thành công của sản phẩm. Nhu cầu ổn định và có thể mở rộng như vậy giúp biện minh cho chi phí cố định của hạ tầng phóng và làm giảm giá phóng trên mỗi lần.
Domino thứ tư kích hoạt vòng phản hồi: khi Varda mở rộng quy mô, chi phí giảm, khiến những loại thuốc tiếp theo trở nên khả thi về mặt kinh tế. Càng nhiều thuốc, quy mô càng lớn, chi phí lại giảm — một chu kỳ mà Bruey nói sẽ “đè chi phí phóng xuống tận đáy.”
Tính khả thi thương mại của Varda vẫn chưa được chứng minh, và hiện chưa có loại thuốc nào sản xuất trong không gian được bán tại các nhà thuốc. Nhưng chu kỳ thuận lợi mà Bruey hình dung sẽ không chỉ có lợi cho Varda. Chi phí phóng thấp hơn sẽ mở cửa không gian cho các ngành khác như bán dẫn, sợi quang, và vật liệu đặc biệt — những lĩnh vực hưởng lợi từ vi trọng lực nhưng hiện chưa đủ khả năng chi trả.
Cuối cùng, Bruey nói với đội ngũ của mình, chi phí phóng sẽ thấp đến mức đưa một nhân viên lên quỹ đạo trong một tháng sẽ rẻ hơn đầu tư thêm vào tự động hóa.
“Tôi hình dung ‘Jane’ lên không gian một tháng. Điều đó sẽ giống như đi ra giàn khoan dầu. Cô ấy làm việc tại nhà máy dược trong không gian trong một tháng, trở về, và trở thành người đầu tiên đi – về từ không gian mà tạo ra giá trị nhiều hơn chi phí đưa cô ấy lên đó.”
Theo Bruey, chính vào thời điểm đó “bàn tay vô hình của nền kinh tế thị trường tự do sẽ nâng chúng ta rời khỏi hành tinh.”
Trải nghiệm cận kề cái chết
Con đường hướng tới những chuyến giao thuốc “như sao băng” đó suýt kết thúc ngay từ đầu, Bruey kể lại với TechCrunch.
Varda phóng khoang W-1 vào tháng 6/2023 trong một nhiệm vụ đi chung trên Falcon 9 của SpaceX. Quy trình sản xuất dược phẩm bên trong capsule hoạt động đúng như kế hoạch, tạo ra tinh thể ritonavir dạng Form III — một cấu trúc tinh thể cụ thể rất khó tạo trên Trái đất. Thí nghiệm hoàn tất trong vài tuần.
Nhưng sau đó capsule… cứ nằm trên quỹ đạo. Suốt sáu tháng. Vấn đề không phải kỹ thuật, Bruey nói; Varda không thể xin phép để đưa khoang W-1 trở về.
Khu thử nghiệm và huấn luyện Utah, nơi Varda muốn hạ cánh, được hình thành để “thử nghiệm vũ khí và huấn luyện binh sĩ,” theo lời Bruey. Thuốc sản xuất trong không gian không thuộc nhóm ưu tiên, nên Varda không phải khách hàng quan trọng. Khi các nhiệm vụ quân sự ưu tiên cao khác cần sử dụng khu vực này, họ đẩy lùi lịch hạ cánh của Varda. Mỗi lần bị dời lịch, giấy phép tái nhập khí quyển của công ty với FAA lại bị vô hiệu hóa, buộc họ phải xin lại từ đầu.
“Có 80 người trong văn phòng đã dành hai năm rưỡi cuộc đời cho dự án này, và nó đang ở trên quỹ đạo, nhưng chúng tôi không chắc liệu nó có thể trở về hay không,” Bruey nhớ lại.
Tình hình lúc đó trông rất tệ từ bên ngoài. Với những người quan sát, có vẻ như Varda đã liều lĩnh phóng tàu mà không có đầy đủ giấy phép. Nhưng Bruey nói rằng thực tế, FAA đã cho phép Varda phóng dù chưa hoàn tất giấy phép tái nhập khí quyển, vì cơ quan này muốn khuyến khích ngành công nghệ tái nhập khí quyển thương mại còn non trẻ.
“Họ khuyến khích chúng tôi tiếp tục phóng, với mục tiêu là chúng tôi sẽ tiếp tục phối hợp hoàn thiện giấy phép đó, cũng như sắp xếp lịch tái nhập với thao trường (Khu huấn luyện Utah), khi chúng tôi đang ở trên quỹ đạo,” Bruey giải thích.
Vấn đề thật sự là đây là lần đầu tiên trong lịch sử có một vụ tái nhập xuống đất của tàu vũ trụ thương mại. Không hề có quy trình phối hợp sẵn giữa thao trường Utah và FAA. Cả hai bên đều cảm thấy mình đang phải gánh mọi trách nhiệm pháp lý.
Varda đã xem xét mọi phương án thay thế có thể nghĩ tới. Hạ cánh xuống nước? Khoang tàu không nổi, họ sẽ mất nó. Tại Úc? Có thể, và họ đã bắt đầu trao đổi. Nhưng Bruey nói rằng ông đã đưa ra quyết định: không làm nửa vời.
“Hoặc bạn phải thúc đẩy ranh giới của quy định để tạo ra tương lai này, hoặc bạn không làm,” ông nói. “Để Varda thành công, chúng tôi cần hạ cánh xuống đất thường xuyên. Vậy nên chúng tôi chấp nhận khó khăn và bảo nhau: ‘Hãy tìm cách giải quyết vụ này.’”
Trong khi nhiệm vụ đầu tiên bị mắc kẹt trên quỹ đạo, công ty vẫn tiếp tục sản xuất khoang tiếp theo. Họ vẫn tuyển thêm nhân sự.
Tháng 2/2024, tám tháng sau khi phóng, W-1 cuối cùng đã trở về. Nó hạ cánh đúng như kế hoạch tại Khu Thử nghiệm và Huấn luyện Utah, trở thành tàu vũ trụ thương mại đầu tiên hạ cánh tại một thao trường quân sự và là tàu đầu tiên hạ cánh trên lãnh thổ Mỹ theo khung cấp phép Part 450 của FAA, được ban hành năm 2021 để làm cho hoạt động không gian thương mại linh hoạt hơn.
Hiện Varda đã có địa điểm hạ cánh ở cả Mỹ và Australia, và là công ty đầu tiên nhận được giấy phép Part 450 cho phép tái nhập vào Mỹ mà không phải nộp lại toàn bộ hồ sơ an toàn cho mỗi chuyến bay.
Trong lúc đó, Varda có thêm một mảng kinh doanh phụ phát sinh từ nhu cầu: thử nghiệm siêu vượt âm (hypersonic).
Rất ít vật thể di chuyển trong khí quyển với tốc độ Mach 25. Môi trường ở tốc độ này cực kỳ khắc nghiệt và khác biệt: nhiệt độ lên tới hàng nghìn độ, tạo ra lớp plasma bao quanh phương tiện. Không khí tự nó xảy ra phản ứng hóa học khi các phân tử bị xé tách và tái hợp. Môi trường này không thể tái tạo trên Trái đất, ngay cả trong các đường hầm gió tiên tiến nhất.
Không quân Mỹ và các cơ quan quốc phòng khác cần thử nghiệm vật liệu, cảm biến, hệ thống dẫn đường và thiết bị liên lạc trong điều kiện siêu vượt âm thực sự. Thông thường, điều này đòi hỏi các chuyến bay thử riêng biệt, tốn hơn 100 triệu USD mỗi lần và đi kèm rủi ro lớn.
Varda đưa ra một lựa chọn khác. Các khoang W-1 của họ đã tái nhập ở Mach 25. Công ty có thể gắn cảm biến, thử nghiệm vật liệu bảo vệ nhiệt mới hoặc kiểm chứng thiết bị trong môi trường bay thực — thay vì dùng các mô phỏng. Khoang hoạt động như một đường hầm gió, và quá trình tái nhập chính là bài kiểm tra.
Varda đã thực hiện các thí nghiệm cho Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Không quân, gồm một thiết bị quang phổ phát xạ, đo trực tiếp lớp sóng xung kích trong quá trình tái nhập.
Các nhà đầu tư rất hào hứng với câu chuyện của Varda — không có gì bất ngờ. Công ty đã huy động 329 triệu USD tính đến vòng Series C vào tháng 7 vừa qua, phần lớn dành để xây phòng thí nghiệm dược phẩm tại El Segundo. Họ cũng đang tuyển thêm các nhà sinh học cấu trúc và chuyên gia kết tinh để phát triển các phân tử phức tạp hơn, bao gồm cả các liệu pháp sinh học như kháng thể đơn dòng — một thị trường trị giá 210 tỷ USD, theo Bruey.
Còn rất nhiều điều phải diễn ra đúng hướng từ giờ tới lúc đó để Varda chen chân vào thị trường này, cũng như tạo dấu ấn ở thị trường mà họ đang nhắm đến. Nhưng nếu Bruey đúng, thì “lúc đó” gần hơn nhiều so với những gì hầu hết mọi người tưởng tượng.
Một khoang của Varda hạ cánh nhẹ nhàng bằng dù sau khi tách khỏi tàu mẹ và lao qua khí quyển Trái đất ở tốc độ hơn 30.000 km/h, nhanh hơn Mach 25. Ảnh: Varda Space Industries
