Cu Làng Cát: Elon Musk bỏ chân tên lửa: Khi hàng nghìn tấn thép phải rơi đúng vào đôi đũa

Elon Musk bỏ chân tên lửa: Khi hàng nghìn tấn thép phải rơi đúng vào đôi đũa

+SpaceX bỏ chân hạ cánh khỏi Super Heavy và giao việc ấy cho tòa tháp cao khoảng 146 mét. Ngày 13-10-2024, khối thép hơn 70 mét lần đầu trở về nằm giữa 2 cánh tay bắt. Elon Musk từng bị cho là điên. Nhưng phép tính của ông rất gọn, thứ gì để được dưới đất, đừng bắt tên lửa mang lên trời.

🛑Thứ không cần bay thì để dưới đất

+Tên lửa thường có chân. Rất ơn giản, nhưng đó từng là một trong những điều kiện căn bản để tên lửa có thể quay trở về nguyên vẹn. Falcon 9 của SpaceX đã biến hình ảnh ấy thành quen thân, tầng đẩy lao xuống từ bầu trời, động cơ khai hỏa, 4 chân bung ra và khối kim loại cao hàng chục mét đáp xuống một bãi bê tông hoặc sà lan giữa biển.

+Elon Musk lại muốn bỏ cả 4 chân ấy trên Super Heavy. Lý do ông đưa ra gần như giản dị đến mức khó tin: “Nếu bạn có thể di chuyển khối lượng xuống phía mặt đất, thì tốt hơn là di chuyển khối lượng xuống phía mặt đất”.

+Đằng sau câu nói ấy là một phép tính khắc nghiệt của ngành tên lửa. Mỗi kg đặt trên tên lửa đều phải được nâng lên bằng nhiên liệu. Nếu bộ phận đó đi cùng phương tiện trong phần lớn hành trình, nó cần được gia tốc, chịu rung động, chịu tải, chịu nhiệt và cuối cùng lại phải được đưa trở về.

+Chân hạ cánh đặc biệt phiền phức. Chúng phải đủ khỏe để chịu trọng lượng khổng lồ lúc tiếp đất. Chúng cần cơ cấu bung, khóa, hệ thống điều khiển và các điểm liên kết với thân tên lửa. Tất cả đều tạo thêm khối lượng và thêm những bộ phận có khả năng hỏng.

+Với Falcon 9, cái giá ấy có thể chấp nhận được. Nhưng Super Heavy thuộc một cấp độ khác.

+Tổ hợp Starship cao khoảng 123 mét ở các phiên bản đầu, đường kính thân 9 mét. Tầng đẩy Super Heavy sử dụng 33 động cơ Raptor. Khi đầy nhiên liệu, toàn bộ phương tiện có khối lượng lên tới hàng nghìn tấn.

+Nếu áp dụng tư duy của Falcon 9, SpaceX có thể chế tạo những chiếc chân khổng lồ cho Super Heavy.

+Musk chọn con đường đi ngược.  Tên lửa không mang chân. Mặt đất sẽ mang “chân” cho tên lửa.

+SpaceX dựng một tháp phóng cao khoảng 146 mét tại Starbase, Texas. Trên tháp là 2 cánh tay cơ khí khổng lồ thường được ví như đôi đũa. Thay vì Super Heavy tự tìm một mặt đất đủ rộng rồi đứng bằng chân của nó, tên lửa phải quay về chính xác bên cạnh tháp và được 2 cánh tay giữ lấy.

+Đây là sự đảo ngược vai trò giữa phương tiện và nơi phóng. Mỗi chuyến bay mang ít phần cứng hơn. Những thiết bị có thể ở lại Trái Đất được đặt tại Trái Đất.

+Musk kể rằng khi ông đưa ra ý tưởng bắt tên lửa bằng tháp, phản ứng của nhiều người khá dễ đoán:

+“Mọi người nghĩ tôi bị điên rồi” Họ có lý do để nghĩ như vậy.

+Một tầng đẩy dài hơn 70 mét, trở về từ độ cao lớn với vận tốc rất cao, phải giảm tốc, dựng thẳng thân, điều chỉnh vị trí rồi chui chính xác vào vùng bắt của 2 cánh tay thép.

+Sai vài mét đã là vấn đề. Sai nhiều hơn, tháp phóng trị giá khổng lồ có thể trở thành thứ bị chính tên lửa phá hủy. SpaceX vẫn làm. Và rồi tên lửa đã rơi vào đôi đũa.

🛑Ngày tòa tháp bắt được một vật thể cao hơn 20 tầng nhà

+Ngày 13-10-2024 trở thành một trong những ngày đáng nhớ của chương trình Starship. Super Heavy cất cánh từ Starbase, đẩy Starship lên cao rồi tách tầng. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ ban đầu, tầng đẩy quay đầu về Texas.

+Những gì diễn ra vài phút sau trông giống khoa học viễn tưởng hơn kỹ thuật hàng không truyền thống.

+Một khối thép cao hơn 20 tầng nhà lao từ bầu trời xuống khu vực mà nó vừa rời đi. Các động cơ Raptor khai hỏa. Super Heavy giảm tốc. Tên lửa tiến sát tháp. Hai cánh tay khổng lồ khép lại. Super Heavy nằm trong tay tháp phóng.

+SpaceX đã bắt thành công tầng đẩy ngay trong lần thử đầu tiên vào chuyến bay thứ 5.

+Thời khắc ấy quan trọng vì nó chứng minh một ý tưởng từng bị xem là quá mạo hiểm có thể vận hành trong điều kiện bay thật.

+Đến ngày 6-3-2025, SpaceX đã thực hiện thành công lần bắt Super Heavy thứ 3. Con số đáng quan tâm hơn số lần bắt nằm ở thứ SpaceX muốn đạt tới phía sau các thử nghiệm: tốc độ quay vòng.

+Falcon 9 đã tạo ra cuộc cách mạng tái sử dụng bằng cách đưa tầng đầu trở về. Nhưng sau khi hạ cánh, tên lửa vẫn cần được vận chuyển, kiểm tra và đưa trở lại nơi phóng.

+Nếu đáp trên sà lan, nó còn phải trải qua hành trình từ biển về cảng. Super Heavy được thiết kế cho một quy trình khác. Nó bay lên từ tháp. Nó quay về tháp. Tháp bắt nó.

+Và nếu mọi thứ đạt độ tin cậy mà SpaceX theo đuổi, tầng đẩy có thể được đưa trở lại vị trí phóng mà không trải qua chuỗi vận chuyển dài như các thế hệ trước.

+Musk từng hình dung Starship cuối cùng có thể hoạt động với nhịp độ gần với phương tiện vận tải hơn tên lửa truyền thống.

+Muốn vậy, từng phút trên mặt đất đều đáng giá. Một chiếc máy bay thương mại không thể trở thành phương tiện vận tải đại chúng nếu sau mỗi chuyến bay phải nằm trong xưởng nhiều tuần. Tên lửa cũng vậy nếu mục tiêu là đưa hàng triệu tấn vật chất lên quỹ đạo trong tương lai.

+Bỏ chân hạ cánh vì thế mang ý nghĩa lớn hơn vài tấn thép được tiết kiệm. Nó thay đổi nơi đặt độ phức tạp.

+Một bộ chân nằm trên tên lửa phải được chế tạo cho từng phương tiện và phải bay trong mỗi chuyến. Một hệ thống bắt nằm trên mặt đất có thể phục vụ hết chuyến này tới chuyến khác.

+Nếu một tầng đẩy bay 100 lần, khối lượng chân hạ cánh mà nó không phải mang theo cũng được loại khỏi 100 lần phóng.

+Đó là cách SpaceX nhìn vào từng kilôgam. Tên lửa càng nhẹ, khả năng dành khối lượng cho nhiên liệu, tải trọng hoặc dự trữ vận hành càng lớn.

+Nhưng Musk còn muốn đi xa hơn Super Heavy. Mục tiêu cuối cùng là Starship cũng được bắt bằng tháp. Khi ấy, cả 2 tầng của phương tiện sẽ không cần bộ chân kiểu Falcon 9.

+Tên lửa khổng lồ nhất từng được phát triển sẽ quay trở lại nơi nó xuất phát và được một công trình trên mặt đất tiếp nhận.

+Từ đây xuất hiện tham vọng khó hơn nhiều, bay lại thật nhanh.

🛑Elon Musk đang biến bệ phóng thành một nửa của tên lửa

+Có một cách để hiểu Starship, đừng nhìn riêng con tàu. Hãy nhìn toàn bộ hệ thống.

+Tên lửa, tháp phóng, cánh tay bắt, bồn nhiên liệu, đường cấp nhiên liệu và quy trình chuẩn bị bay được thiết kế để hoạt động cùng nhau.

+Điều Musk đang theo đuổi gần giống nguyên lý của hàng không. Máy bay không mang theo đường băng. Nó không mang tháp kiểm soát. Nó không mang xe tiếp nhiên liệu.

+Nó mang những thứ cần thiết cho chuyến bay; phần còn lại nằm ở sân bay và được dùng lại cho hàng nghìn chuyến. Starship đang đẩy nguyên lý ấy vào lĩnh vực tên lửa.

+Đây cũng là lý do việc bỏ chân hạ cánh đáng quan tâm hơn vẻ ngoài của nó. SpaceX muốn giảm số bộ phận phải bay, giảm khối lượng chết và đưa nhiều nhiệm vụ sang thiết bị trên mặt đất.

+Mỗi kg được bỏ khỏi tên lửa có thể trở thành một kg khác hữu ích hơn. Khi quy mô vận chuyển tăng tới hàng nghìn chuyến, phép cộng ấy trở nên khổng lồ.

+Musk từng nói về mục tiêu chế tạo khoảng 1.000 Starship mỗi năm trong tương lai. Ông cũng hình dung nhịp phóng có thể tiến tới mức hơn 1 chuyến mỗi giờ khi mạng lưới bệ phóng và đội tàu đủ lớn.

+Đó là khoảng cách rất xa so với năng lực hiện nay. Nhưng chính khoảng cách ấy giải thích vì sao SpaceX theo đuổi những giải pháp mà một chương trình tên lửa vài chuyến mỗi năm không cần tới.

+Nếu tên lửa bay 5 lần một năm, thêm vài giờ xử lý dưới mặt đất ít ảnh hưởng. Nếu nó phải bay hàng trăm lần, từng thao tác trở thành nút thắt.

+Một chiếc chân hạ cánh cũng vậy. Trong tư duy tên lửa cũ, chân giúp phương tiện trở nên độc lập hơn. Trong mô hình Starship, sự độc lập ấy lại có giá.

+Musk chấp nhận khiến phương tiện phụ thuộc nhiều hơn vào tháp để đổi lấy một phương tiện nhẹ và tối giản hơn. Rủi ro cũng được chuyển theo.

+Nếu hệ thống bắt gặp trục trặc, tên lửa mất phương án hạ cánh bằng chân. Nếu Super Heavy quay về sai quỹ đạo, nó không thể tìm một bãi đáp khác rồi đứng xuống như Falcon 9.

+Và khi mục tiêu là bắt Starship sau hành trình từ quỹ đạo trở về, bài toán còn khó hơn. SpaceX chấp nhận trả giá bằng các lần thử.

+Đó cũng là lý do lịch sử Starship có những vụ nổ mà người ngoài dễ coi là thất bại, trong khi đội ngũ phát triển xem dữ liệu thu được là một phần của quá trình tiến hóa phương tiện.

+Điều đáng nhớ là khoảng cách từ câu “mọi người nghĩ tôi bị điên” đến lần đầu Super Heavy nằm giữa 2 cánh tay tháp.

+Ngày 13-10-2024, khoảng cách ấy khép lại. Nhưng Musk chưa dừng ở việc bắt một tầng đẩy.

+Ông muốn tên lửa được bắt, tiếp nhiên liệu, kiểm tra và bay trở lại với nhịp độ ngày càng ngắn. Muốn vận chuyển hàng hóa lên quỹ đạo với quy mô chưa từng có. Muốn đưa Starship tới Mặt Trăng và cuối cùng tới Sao Hỏa.

+Khi đặt những mục tiêu đó cạnh quyết định tháo chân hạ cánh, một nguyên tắc kỹ thuật hiện ra rất dễ hiểu. Thứ gì có thể bỏ thì bỏ. Thứ gì có thể đặt dưới mặt đất thì đừng bắt tên lửa mang lên trời.

+Và thứ gì có thể dùng 1 lần cho hàng nghìn chuyến thì đừng chế tạo lại nó trên từng con tàu.

Vì thế, 2 cánh tay thép trên tháp Starbase không đơn thuần là thiết bị bắt tên lửa.

+Chúng là lời giải cho một bài toán mà SpaceX đã theo đuổi từ Falcon 1, Falcon 9 tới Starship, làm sao biến tên lửa từ cỗ máy trị giá hàng chục hoặc hàng trăm triệu USD được sử dụng rất ít lần thành phương tiện có thể quay về, nạp nhiên liệu và tiếp tục bay.

+Hơn 10 năm trước, tên lửa tự hạ cánh từng trông kỳ quặc. Năm 2024, một tên lửa cao hơn 20 tầng nhà được bắt giữa không trung. Bước tiếp theo còn táo bạo hơn, bắt cả Starship.

+Nếu ngày ấy tới, quyết định bỏ những chiếc chân sẽ được nhớ tới như một lựa chọn tưởng nhỏ nhưng chạm đúng bài toán lớn nhất của vận tải vũ trụ.

+Tên lửa muốn mang nhiều thứ lên trời. Elon Musk bắt đầu bằng việc tìm xem thứ gì có thể để lại dưới đất.

#ElonMusk #SpaceX #Starship #SuperHeavy #CongNgheVuTru

Cu Làng Cát