NASA chuẩn bị đối phó tắc nghẽn giao thông trên Mặt Trăng

Tắc nghẽn giao thông trên Mặt Trăng: Gateway cần “luật chơi” mới

Quản lý giao thông trên Mặt Trăng nghe giống một kịch bản xa vời, nhưng NASA đã bắt đầu tính toán từ bây giờ. Nếu Gateway trở thành trung tâm trung chuyển quanh Mặt Trăng, nhiều tàu chở người, hàng hóa và thiết bị khoa học có thể cùng lúc tiếp cận một khu vực quỹ đạo hẹp.

Khác với sân bay trên Trái Đất, tàu vũ trụ không thể đơn giản dừng lại và chờ. Trong không gian, mọi phương tiện đều liên tục chuyển động. Chỉ một sai lệch nhỏ về vị trí, vận tốc hoặc thời điểm tiếp cận cũng có thể tạo rủi ro khi nhiều tàu cùng hoạt động gần nhau.

Theo tài liệu, Gateway sẽ vận hành trên quỹ đạo NRHO. Đây là quỹ đạo có độ ổn định, giúp tiết kiệm nhiên liệu và duy trì tầm nhìn liên lạc với Trái Đất. Tuy nhiên, chính đặc điểm này cũng khiến bài toán điều phối phức tạp.

NRHO có dạng vòng cung kéo dài, đưa Gateway đi qua các vị trí rất khác nhau so với Mặt Trăng. Do chịu đồng thời tác động hấp dẫn của Trái Đất và Mặt Trăng, tàu tiếp cận trạm phải được tính toán chặt chẽ. Không có “bãi đỗ” cố định theo nghĩa thông thường.

Vấn đề lớn hơn xuất hiện khi nhiều phi hành đoàn cùng tới một lúc. Khi đó, NASA phải giải bài toán tương tự giờ cao điểm ở sân bay: tàu nào vào trước, tàu nào phải chờ, chờ ở đâu và giữ khoảng cách thế nào để không làm tăng mạnh lượng nhiên liệu tiêu hao.

Diane Davis, đồng tác giả nghiên cứu và là kỹ sư không gian tại Đại học Texas A&M, giải thích việc “lượn vòng” trong không gian là duy trì vị trí của tàu so với một quỹ đạo hoặc đường đi dự kiến mà chưa thực hiện thao tác tiếp cận ngay.

Điểm khó là tàu không thể đứng yên. Việc giữ một phương tiện “chờ” trong nhiều ngày, thậm chí nhiều tuần, đòi hỏi phải liên tục tính đến động lực học quỹ đạo. Khoảng cách phải đủ xa để tránh va chạm, nhưng cũng đủ gần để khi được phép tiếp cận, tàu không mất quá nhiều nhiên liệu và thời gian.

NASA mô phỏng “hàng đợi” tàu vũ trụ quanh Gateway

Để tìm lời giải, Davis cùng các đồng nghiệp từ NASA và Đại học Purdue đã thực hiện hàng nghìn mô phỏng máy tính. Mục tiêu là xác định cách nhiều tàu có thể cùng lượn vòng an toàn gần Gateway trong các tình huống khác nhau, kể cả khi xảy ra trục trặc động cơ đẩy hoặc lỗi điều hướng.

Kết quả cho thấy các tàu có thể được bố trí theo những vị trí dọc quỹ đạo, tạo thành một hệ thống chờ có trật tự. Davis ví cách sắp xếp này như một chuỗi ngọc trai trên sợi dây: mỗi tàu giữ một vị trí riêng, cách nhau đủ an toàn nhưng vẫn nằm trong cấu trúc chung quanh Gateway.

Cách tổ chức này có thể trở thành nền tảng cho một dạng “kiểm soát không lưu” ngoài Trái Đất. Hệ thống phải tính đồng thời quỹ đạo, khoảng cách, khả năng cơ động, nhiên liệu còn lại và nguy cơ sự cố của nhiều tàu.

Theo Davis, mục tiêu là tìm ra “vùng vừa phải”: các tàu phải đủ xa nhau để bảo đảm an toàn, nhưng vẫn đủ gần điểm đến để sử dụng tài nguyên hiệu quả. Nguyên tắc nghe đơn giản nhưng khi chuyển thành nhiệm vụ thực tế, mức độ phức tạp tăng nhanh.

Nghiên cứu cho thấy quản lý giao thông có thể trở thành một phần không thể thiếu trong hạ tầng thám hiểm Mặt Trăng. Khi số nhiệm vụ tăng, việc chỉ thiết kế tàu mạnh hơn hoặc tên lửa lớn hơn sẽ không đủ. Cần một hệ thống điều phối có khả năng dự báo, xếp thứ tự và xử lý tình huống bất thường.

Gateway vì thế không chỉ là một trạm không gian. Nó có thể trở thành nút giao đầu tiên của mạng lưới giao thông ngoài Trái Đất, nơi mỗi chuyến đến và đi đều phải được tính toán gần như một đường bay, nhưng với các quy luật vật lý khắt khe hơn nhiều.

Davis cho rằng tương lai thám hiểm Mặt Trăng phụ thuộc vào quản lý giao thông không kém khoa học tên lửa. Khi con người tiến gần hơn tới mục tiêu hiện diện lâu dài trên Mặt Trăng, câu chuyện “tắc đường” trong không gian có thể sớm trở thành bài toán vận hành thực sự, thay vì chỉ là ý tưởng khoa học viễn tưởng.

(Theo www.popsci.com)