Hằng Nga-3 hạ cánh thành công xuống Mặt Trăng

Chang’e 3 là sứ mệnh hạ cánh Mặt Trăng đầu tiên của loài người trong thế kỷ XXI và là khởi đầu bước hai — bước then chốt của kế hoạch 3 bước thám hiểm Mặt Trăng của TQ ”Bay vòng, hạ cánh, trở về (Trái Đất)”. Để thực hiện kế hoạch này, TQ đã bố trí 6 vệ tinh Mặt Trăng, đều đặt tên là Chang’e, và dự kiến năm 2017 sẽ thực thi bước thứ 3, tức hạ cánh, lấy mẫu đất đá Mặt Trăng mang về Trái Đất.

Chang’e 1 phóng ngày 24/10/2007 đã hoàn thành nhiệm vụ bay vòng chụp 589 bức ảnh toàn cầu Mặt Trăng với độ phân giải 120 m, chụp 3D địa hình và thu được một loạt số liệu khoa học. Sau đó nó được lệnh đâm xuống Mặt Trăng.

Chang’e hai phóng ngày 1/10/1010 đã chụp ảnh 3D Mặt Trăng với độ phân giải 7 m, đo đạc và sơ bộ phân tích các nguyên tố Urani, Kali, Thorium, Magnesium, Nhôm, Silic v.v… Sau đó nó bay vào không gian vũ trụ, gặp và chụp ảnh một tiểu hành tinh gửi về. Hiện nó đã ở cách Trái Đất 60 triệu km, trở thành tiểu hành tinh nhân tạo bay vòng quanh Mặt Trời; dự kiến sẽ bay tới điểm cách Trái Đất khoảng 300 triệu km.

Chang’e 3 nặng 3700 kg (hơn Chang’e hai trên 1000 kg), trọng lượng cất cánh 456 tấn, được phóng bằng loại tên lửa có lực đẩy lớn nhất hiện nay của TQ — tên lửa Trường Chinh 3B. Độ chính xác của việc nó hạ cánh xuống Mặt Trăng được ví như “đánh một trái golf từ Paris sang trúng lỗ golf tại Thượng Hải”.

Để bảo đảm Chang’e 3 có thể hạ cánh xuống Mặt Trăng, lần đầu tiên TQ đã sử dụng nhiều “cửa sổ” (tức quãng thời gian cho phép phóng tàu vũ trụ). Khi lựa chọn cửa sổ, phải căn cứ vào quy luật vận động của Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng, thời tiết ở bãi phóng, quỹ đạo của tàu. Đã chuẩn bị 6 cửa sổ để phóng Chang’e 3, mỗi ngày có hai cửa. Cửa thứ nhất rộng 4 phút; cửa thứ hai rộng 1 phút. Nếu bỏ lỡ cửa thứ nhất thì phải phóng vào cửa thứ hai. Vì cửa sổ quá hẹp nên phải tính toán sẵn 6 quỹ đạo lên Mặt Trăng ứng với 6 cửa sổ; thời gian bay của tên lửa đẩy cũng theo đó mà khác nhau, ngắn nhất hơn 1100 giây, lâu nhất hơn 1.400 giây.

Thời gian từ lúc điểm hỏa tên lửa cho tới lúc con tàu tách khỏi tên lửa vào khoảng 20 phút, khi ấy Chang’e 3 đã lên tới quỹ đạo hình e-lip với điểm gần Trái Đất là 200 km, điểm xa là 380.000 km, đúng bằng cự ly tới Mặt Trăng, vì thế Chang’e 3 sẽ bị Mặt Trăng hút và bay quanh thiên thể này chứ không bay theo quỹ đạo vòng quanh Trái Đất nữa. Hành trình lên Mặt Trăng kéo dài khoảng hơn 100 giờ. Khi tới nơi, Chang’e 3 đã bay vài vòng quanh thiên thể này với quỹ đạo có điểm thấp nhất là 15 km. Sau khi chuẩn bị xong mọi điều kiện, mặt đất mới ra lệnh cho nó hạ cánh xuống Mặt Trăng.

Hạ cánh mềm là nhiệm vụ khó khăn nhất của Chang’e 3, vì bề mặt Mặt Trăng có rất nhiều hố sâu lớn và tảng đá to. Bộ phận hạ cánh có bốn chân để đỗ xuống bề mặt Mặt Trăng. Các chân này được thiết kế sao cho đều có thể hấp thu lực xung kích khi va chạm, khiến con tàu hạ cánh êm nhẹ. Khi ở độ cao 15 km, Chang’e 3 nhận lệnh hạ cánh; nó mất 11 phút để làm việc này, trải qua 6 bước: giảm tốc chính, điều chỉnh tốc độ nhanh, tiếp cận, dừng treo trên không, tránh trở ngại, giảm tốc. Tốc độ được giảm từ 1,7 km/sec xuống bằng zero. Khi xuống tới độ cao 100 m, nó sẽ dừng lại một lúc (như máy bay lên thẳng), quan sát tìm chỗ bằng phẳng để hạ cánh. Lựa chọn xong, mặt đất ra lệnh điểm hỏa động cơ đẩy ngược nhằm giảm tốc độ rơi tự do của con tàu. Động cơ sẽ tắt máy khi tàu cách mặt đất vài mét, nhằm tránh thổi tung bụi làm bẩn camera và các thiết bị. Khi tốc độ bằng zero, bốn chân của con tàu nhẹ nhàng chạm đất và đứng vững. Chang’e 3 đã hạ cánh đúng địa điểm dự định và hoàn mỹ tới mức vượt dự kiến.

Sau khi hạ cánh, Ngọc Thỏ đã tách khỏi bộ phận hạ cánh. Nó sẽ tự di chuyển với tốc độ 200m/h, vừa đi vừa tiến hành nghiên cứu khoa học trong vòng ba tháng, theo chu kỳ 14 ngày làm việc lại nghỉ 14 ngày (ngày và đêm Mặt Trăng dài bằng 14 lần ngày và đêm Trái Đất). Ngọc Thỏ nặng 140 kg, có sáu bánh. Nó được lắp ba thiết bị chưa nước nào từng có: – kính viễn vọng cận tử ngoại để quan trắc thiên văn; – máy ảnh cực tử ngoại để quan trắc tầng điện ly của Trái Đất; – ra-đa quan trắc mặt cắt, độ dầy và kết cấu tầng mỏng trên cùng của lớp vỏ Mặt Trăng.

Bộ phận hạ cánh sẽ khảo sát Mặt Trăng tại chỗ (không di chuyển) và quan sát Ngọc Thỏ. Nó đã chụp được ảnh quốc kỳ TQ gắn trên xe Ngọc Thỏ và truyền ảnh đó về Trái Đất.

Nhiệt độ trên Mặt Trăng ban ngày nóng tới 120 độ C, đêm lạnh tới âm 180 độ C. Để bảo đảm các thiết bị không bị hỏng trong điều kiện chênh lệch nhiệt độ lớn, nhất là đêm lạnh dài như vậy, phải trang bị hệ thống khống chế nhiệt có thể hạ nhiệt và giữ nhiệt. Ban đêm, hai cánh pin Mặt Trời sẽ gập lại phủ lên Ngọc Thỏ như “đắp chăn” cho nó.                       

Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, Chang’e 3 sẽ ở lại Mặt Trăng và “nghỉ hưu” khi nguồn điện ngừng hoạt động.

“Cha đẻ của Chang’e” — viện sĩ Âu Dương Tự Viễn – nói Ngọc Thỏ chủ yếu dùng ra-đa để quan trắc bề mặt và lớp đất dưới bề mặt Mặt Trăng, nghiên cứu thành phần hóa học, khoáng chất trên bề mặt và phân tích kết cấu lớp đất bên dưới – những việc này chưa nước nào từng làm.

Nhưng đầu năm nay cũng chính Âu Dương Tự Viễn nói TQ hiện chưa có thời gian biểu cho dự án đưa người lên Mặt Trăng. Tuyên bố này đang làm dân mạng TQ nhao nhao bàn cãi. Một số nhà khoa học TQ giải thích đó là do việc đưa người lên Mặt Trăng quá tốn kém, mà nhiệm vụ quan trọng nhất của ngành thăm dò vũ trụ TQ hiện nay là xây dựng trạm vũ trụ, nước này không đủ lực để dàn trải làm nhiều việc; vả lại vì Mặt Trăng không thích hợp điều kiện để di dân lên đó, cho nên không cần nghiên cứu đưa người lên Mặt Trăng; trước đây Mỹ, Liên Xô làm việc đó chỉ vì mục đích chính trị, hiện nay Mỹ đã bỏ dự án trở lại Mặt Trăng.