NASA vừa công bố sứ mệnh CAPSTONE 02, dự kiến phóng vào năm 2027, nhằm thử nghiệm một loạt công nghệ quan trọng phục vụ chương trình Artemis và kế hoạch xây dựng căn cứ lâu dài trên Mặt Trăng.
Theo NASA, sứ mệnh sẽ được thực hiện theo hợp đồng với công ty Advanced Space, sử dụng hai tàu vũ trụ cỡ nhỏ hoạt động trên quỹ đạo Mặt Trăng để trình diễn các công nghệ như ghép nối và bay ở cự ly gần, dẫn đường tự động, liên lạc trong không gian cận Mặt Trăng, đồng thời tiếp tục khảo sát môi trường bức xạ quanh Mặt Trăng.
CAPSTONE 02 là bước tiếp nối sứ mệnh CAPSTONE đầu tiên, vốn trở thành sứ mệnh thương mại đầu tiên của Mỹ tới Mặt Trăng và là tàu vũ trụ đầu tiên hoạt động trên quỹ đạo gần trực giao dạng halo (Near Rectilinear Halo Orbit – NRHO) quanh Mặt Trăng. Đây là quỹ đạo gần ổn định nhờ tác động đồng thời của lực hấp dẫn từ Trái Đất và Mặt Trăng.
Sứ mệnh CAPSTONE đầu tiên đã chứng minh khả năng liên lạc, kết nối mạng và dẫn đường tự động trong không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng. Với CAPSTONE 02, NASA chuyển sang thử nghiệm các công nghệ phục vụ trực tiếp cho những sứ mệnh đưa con người quay trở lại Mặt Trăng.
Một trong những mục tiêu quan trọng nhất là kiểm chứng các công nghệ định vị tương đối, cho phép hai tàu vũ trụ tự động tiếp cận, bay đội hình và ghép nối trên quỹ đạo Mặt Trăng. Đây là kỹ thuật cần thiết để các phi hành gia trên tàu Orion có thể chuyển sang tàu đổ bộ Mặt Trăng trước khi hạ cánh xuống bề mặt.
NASA cho biết hai tàu vũ trụ của CAPSTONE 02, do Terran Orbital Systems chế tạo, đều có khối lượng khoảng 400 kg và có thể luân phiên đảm nhiệm vai trò “tàu đuổi” hoặc “tàu mục tiêu”. Nhóm điều khiển sẽ thực hiện nhiều kịch bản tiếp cận và bay đội hình nhằm nghiên cứu chuyển động của các tàu dưới tác động đồng thời của lực hấp dẫn từ Trái Đất và Mặt Trăng.
Trong quá trình này, các tàu sẽ sử dụng dữ liệu theo dõi từ mặt đất, cảm biến quang học và các thiên thể để xác định vị trí của nhau. Phương pháp dẫn đường này tương tự kỹ thuật dự kiến áp dụng khi tàu Orion tiếp cận tàu đổ bộ trong các sứ mệnh Artemis tương lai.
Do các điều kiện trên quỹ đạo Mặt Trăng không thể tái tạo đầy đủ trên Trái Đất, NASA cho rằng việc thử nghiệm trực tiếp ngoài không gian là bước bắt buộc trước khi đưa con người thực hiện các chuyến bay dài ngày.
Ngoài các thử nghiệm về dẫn đường, CAPSTONE 02 còn đóng vai trò là nền tảng kiểm nghiệm ba bộ phần mềm dẫn đường do NASA phát triển. Các phần mềm này sẽ thu thập dữ liệu trong suốt hành trình tiết kiệm năng lượng từ Trái Đất tới quỹ đạo Mặt Trăng.
Mỗi tàu cũng sẽ mang theo một hệ thống camera quang học do Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore phát triển để hỗ trợ các thử nghiệm dẫn đường và chụp ảnh Mặt Trăng.
NASA cũng sẽ tiếp tục hoàn thiện hệ thống định vị tự động quanh Mặt Trăng (CAPS), cho phép tàu vũ trụ xác định vị trí của nhau mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào mạng lưới theo dõi từ Trái Đất.
Theo cơ quan này, các công nghệ trên sẽ giúp tự động hóa nhiều tác vụ dẫn đường, giảm phụ thuộc vào liên lạc giữa tàu và mặt đất, đồng thời mở đường cho những mô hình phối hợp giữa nhiều tàu vũ trụ trong không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng.
Ông Sean Fuller, quản lý chương trình CAPSTONE thuộc dự án Moon Base của NASA, cho biết: “Sứ mệnh này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các năng lực hoạt động ở vùng không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng. Dựa trên những kinh nghiệm từ CAPSTONE, CAPSTONE 02 sẽ trình diễn các khái niệm vận hành phức tạp hơn, đặt nền móng cho hạ tầng Mặt Trăng, các dịch vụ thương mại và những sứ mệnh khám phá không gian sâu trong tương lai.”
Ảnh minh họa hai tàu vũ trụ CAPSTONE 02 hoạt động trên quỹ đạo Mặt Trăng. Sứ mệnh sẽ sử dụng hai tàu vũ trụ cỡ nhỏ giống hệt nhau để thử nghiệm các công nghệ phục vụ chương trình Artemis, dự án Căn cứ Mặt Trăng và các sứ mệnh khám phá không gian sâu trong tương lai. Ảnh: NASA
