Việc Mỹ trở lại Mặt Trăng với chương trình Artemis của NASA sẽ không phải là một chuyến dạo chơi dễ dàng (a mere stroll in the park). Thay vào đó, đây sẽ là một hành trình đầy nguy hiểm đến một địa điểm mới trên Mặt Trăng, nơi có một trong những môi trường khắc nghiệt nhất trong Hệ Mặt Trời, và họ cần những đôi ủng mới.
Các phi hành gia đi bộ trên Mặt Trăng trong chương trình Artemis đòi hỏi những cách tư duy mới, công nghệ tiên tiến nhất và những phương pháp sáng tạo để cải thiện thiết kế ủng và bộ đồ không gian.
Các chuyến đi của chương trình Apollo đến Mặt Trăng cách đây 50 năm đều diễn ra tại các khu vực ôn hòa hơn ở vùng xích đạo của bề mặt Mặt Trăng, nơi nhiệt độ thấp nhất cũng chỉ là -23 độ C. Ngược lại, các sứ mệnh Artemis được thiết kế để đưa phi hành gia đến các vùng cực khắc nghiệt của Mặt Trăng, nơi nhiệt độ có thể xuống tới -223 độ C. Các thiết bị từ thời Apollo, được thiết kế cho những chuyến đi ngắn hạn ở khu vực ôn hòa, sẽ không đủ để sử dụng trong các chuyến đi kéo dài tại vùng khắc nghiệt mới này.
Tại Đại học Bắc Dakota, các nhà khoa học tập trung nghiên cứu về sinh cơ học (biomechanics) – lĩnh vực nghiên cứu chuyển động của con người. Nghiên cứu của họ khám phá tác động của môi trường khắc nghiệt đối với các kiểu chuyển động và dáng đi của con người (movement patterns and gait), với hy vọng rằng một ngày nào đó sẽ giúp các phi hành gia khám phá Mặt Trăng mà vẫn bảo vệ được cơ thể của họ.
Ủng mới cho Mặt Trăng
Trong số các thiết bị mà phi hành gia cần để khám phá Mặt Trăng, một trong những phần quan trọng nhất là đôi ủng họ sẽ sử dụng khi hoạt động bên ngoài tàu không gian (extravehicular activity) – lúc họ bước ra khỏi tàu và di chuyển trên bề mặt Mặt Trăng. Những đôi ủng này phải chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt đặc trưng của vùng cực Mặt Trăng.
Vì vùng cực của Mặt Trăng lạnh hơn nhiều so với các khu vực khác, ủng sẽ cần khả năng giữ nhiệt hiệu quả. Phiên bản (iteration) hiện tại của ủng Mặt Trăng sử dụng một tấm nhiệt cứng, thường được tích hợp vào đế ủng. Tấm nhiệt này rất rắn và không thể uốn cong hay linh hoạt. Những tấm nhiệt như vậy không được sử dụng trong các sứ mệnh Apollo trước đây.
Mặc dù cần thiết để giữ ấm cho đôi chân của phi hành gia, nhưng sự bổ sung này khiến đế ủng không thể linh hoạt. Đế cứng hạn chế chuyển động tự nhiên của bàn chân, đặc biệt là khớp ngón chân cái. Khớp này giúp ngón chân cái uốn cong và linh hoạt, đóng vai trò quan trọng trong việc đi bộ và chạy.
Khi bạn bước đi, khớp này cho phép ngón chân cái duỗi về phía trước. Sự duỗi ra của ngón chân cái kích hoạt một cơ chế trong bàn chân, giúp chuyển từ trạng thái linh hoạt khi tiếp đất sang trạng thái cứng cáp khi bạn đẩy người tiến lên. Cơ chế này giúp bàn chân trở nên cứng chắc và hỗ trợ trọng lượng cơ thể trong mỗi bước đi.
Có hàng triệu chi tiết nhỏ cần phải hoàn hảo để một sứ mệnh lên Mặt Trăng thành công – và mức độ linh hoạt của đế ủng cũng là một trong những chi tiết có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của phi hành gia trên Mặt Trăng.
Mặc dù phi hành gia có thể chịu đựng trong thời gian ngắn – vài ngày hoặc vài tuần – nhưng nếu ở lại Mặt Trăng trong nhiều tháng, họ có thể gặp chấn thương bàn chân, từ đó ảnh hưởng đến các bộ phận khác trên cơ thể.
Nếu một phần của cơ thể dưới bị tổn thương, phần cơ thể trên sẽ phải chịu tải trọng của nhiều chức năng khác. Một vấn đề bắt đầu từ bàn chân có thể ảnh hưởng đến dáng đi và tư thế của một người, gây ra các chấn thương lan lên các khớp khác trên cơ thể thông qua các cơ chế bù trừ.
Khi NASA chuẩn bị đưa các phi hành gia trở lại Mặt Trăng, các nhà nghiên cứu sẽ cần tìm hiểu thêm về dáng đi trên Mặt Trăng để hiểu cách bàn chân phản ứng khi di chuyển trong môi trường trọng lực của Mặt Trăng. Những gì họ học được sẽ hỗ trợ các nhà thiết kế trong việc hoàn thiện thiết kế bộ đồ không gian.
Các phi hành gia sẽ cần phải có đôi ủng phù hợp để đi lại dài ngày trên Mặt Trăng. Ảnh: NASA
