Con người sẽ mất bao lâu để du hành đến Sao Mộc?

Sao Mộc là một trong 5 hành tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường vào ban đêm và cùng với Mặt Trời và Mặt Trăng, nó được nhiều nền văn hóa sử dụng để biểu thị một ngày trong tuần, và có thể đây cũng chính là lý do chúng ta có bảy ngày trong một tuần.

Ngày nay, Sao Mộc được coi là "vua" của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời do kích thước khổng lồ của nó: không tính Mặt Trời, thì nó có khối lượng bằng hai lần rưỡi tổng khối lượng của tất cả các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời cộng lại.

Theo những ghi chép lịch sử, chúng ta có thể biết được rằng con người đã quan sát và nghiên cứu Sao Mộc trong hơn 2.000 năm. Đầu thế kỷ 17, khám phá của Galileo Galilei đã làm đảo lộn thế giới quan (cũ) rằng tất cả các vật thể trong Hệ Mặt Trời đều quay quanh Trái Đất, và giúp củng cố ý tưởng của Nicolaus Copernicus về thuyết nhật tâm.

Ngày nay, chúng ta đã không còn hài lòng với việc chỉ quan sát các hành tinh qua kính thiên văn, và do đó, nhiều sứ mệnh khám phá không gian đã được ra đời, trong đó có cả sứ mệnh khám phá Sao Mộc. Nhưng còn bao lâu nữa chúng ta mới có thể thực hiện được sứ mệnh này?

Nếu chúng ta muốn biết sẽ mất bao lâu để du hành đến Sao Mộc, chúng ta cần biết quãng đường phải đi là bao xa. Vì cả Trái Đất và Sao Mộc đều chuyển động liên tục nên câu trả lời về khoảng cách sẽ luôn thay đổi. Khoảng cách gần nhất của hai hành tinh có thể là 365 triệu dặm (gần 587 triệu km), và xa nhất là 601 triệu dặm (980 triệu km).

Tốc độ nhanh nhất mà con người từng đi (nhiệm vụ tàu vũ trụ có người lái ) là 24.800 dặm/h (gần 40.000 km/h) trong sứ mệnh Apollo 10. Nếu chúng ta có thể di chuyển với tốc độ đó trong cả chuyến đi thì sẽ mất từ 613 ngày đến 1.009 ngày, tùy thuộc vào vị trí của các hành tinh.

Trong những năm 1970, bốn tàu thăm dò riêng biệt đã được gửi đi: Pioneers 10 và 11, và Voyagers 1 và 2. Tất cả bốn tàu thăm dò đều đi đường thẳng đến quỹ đạo của Sao Mộc với tốc độ cực cao. Năm 2006, tàu thăm dò New Horizons đã di chuyển từ 36.000 đến 47.000 dặm/h và đến gần quỹ đạo Sao Mộc trong 405 ngày trước khi tiếp tục đi về phía Sao Diêm Vương.

Mặc dù tất cả các tàu thăm dò này đã đến được Sao Mộc, nhưng không bất kỳ tàu nào dừng chân cố định tại quỹ đạo của Sao Mộc. Các tàu thăm dò Voyager sau đó đã rời khỏi Hệ Mặt Trời và New Horizons thì tiến tới Vành đai Kuiper.

Cho tới nay, chỉ có hai tàu vũ trụ đã từng du hành đến Sao Mộc và ở lại đó: Galileo và Juno. Cả hai tàu thăm dò đều đi theo một lộ trình mạch lạc hơn để đến Sao Mộc, sử dụng lực hấp dẫn của các hành tinh để đạt được tốc độ cần thiết và phóng qua vành đai tiểu hành tinh, đi vào quỹ đạo của Sao Mộc. Galileo phải mất hơn sáu năm để tớ quỹ đạo của Sao Mộc, và Juno cũng thực hiện được điều tương tự trong khoảng thời gian gần 5 năm. Tuy nhiên đó chỉ là nhưng tàu thăm dò, còn cái mà chúng ta đang thực sự hướng tới là thực hiện những nhiệm vụ di chuyển với tàu vũ trụ có người lái.

Trên thực tế, phạm vi của các chuyến đi có người lái của chúng ta vào không gian vũ trụ xa nhất vẫn chỉ là Mặt Trăng. Chuyến đi gần nhất của nhân loại đến đó là vào năm 1972 và trong tương lai, chúng ta sẽ trở lại đó vào năm 2025 (sớm nhất) trong sứ mệnh Artemis 3, thời gian dự kiến sẽ mất khoảng ba ngày. Kế hoạch rõ ràng của NASA là sử dụng những sứ mệnh này làm nền tảng để xây dựng các sứ mệnh lên Sao Hỏa vào những năm 2030.

Theo NASA , con đường đơn giản nhất, và tiết kiệm nhiên liệu nhất để đến Sao Hỏa sẽ mất 9 tháng cho chuyến đi một chiều và 21 tháng cho chuyến đi khứ hồi.

Nếu chúng ta ngoại suy phương pháp được sử dụng để tính toán tuyến đường này, thì một chuyến đi tương tự tới Sao Mộc sẽ mất hơn sáu năm chỉ cho chuyến đi một chiều. NASA cũng ước tính rằng một phi hành đoàn bốn người sẽ cần 8.000 pound (gần 3.629 kg) thực phẩm mỗi năm, có nghĩa là một chuyến đi đến Sao Mộc với bốn người sẽ cần mang theo 48.000 pound (21.772 kg) thực phẩm chỉ để đến đó và thậm chí còn nhiều hơn nữa để thực hiện chuyến đi trở về.

Tuy nhiên thực tế lại không hề đơn giản như vậy, vì thực phẩm cũng như tất cả các thiết bị hỗ trợ sự sống và khoa học cần được phóng lên vũ trụ từ Trái Đất. Trọng lượng đó sẽ mất nhiều thời gian hơn để bắt kịp tốc độ của con tàu đang di chuyển và thời gian tiềm năng của nhiệm vụ cũng sẽ lớn hơn rất nhiều khi so với tính toán đơn thuần mà chúng ta vừa nhắc tới.

Nếu chúng ta có thể bỏ qua được vấn đề về trọng lượng và thực phẩm thì hành trình đến Sao Mộc cũng không hề đơn giản.

Các phi hành gia khi rời khỏi giới hạn lực hấp dẫn của Trái Đất sẽ phải đối mặt với rất nhiều thách thức. Một trong những mối nguy hiểm chính là bức xạ. Bên cạnh sự bắn phá liên tục của bức xạ từ Mặt Trời, các nhà du hành vũ trụ sẽ phải đối mặt với hàng loạt tia vũ trụ có thể dẫn đến tổn thương di truyền và ung thư.

Dành nhiều thời gian ở ngoài không gian cũng gây ra những thách thức về tâm lý. Du hành vũ trụ trong thời gian dài có thể dẫn đến lo lắng, làm xấu đi các mối quan hệ tương tác với các thành viên phi hành đoàn khác. Cách ly khỏi gia đình và bạn bè, cùng với một lịch trình làm việc đơn điệu, chỉ khiến những triệu chứng này trở nên tồi tệ hơn. Và đây là những vấn đề mà các nhà du hành vũ trụ đương đại phải đối mặt. Chúng ta sẽ phải khắc phục những vấn đề này và những vấn đề mới trước khi cân nhắc đưa bất kỳ ai lên Sao Hỏa, chứ đừng nói đến Sao Mộc.

Dù phải đối mặt với vô số thách thức như vậy, tại sao chúng ta vẫn muốn đến Sao Mộc?

Một trong những điều luôn khiến chúng ta mê mẩn về Sao Mộc đến từ việc nó giống như một mô hình thu nhỏ của Hệ Mặt Trời. Giống như vô số hành tinh quay quanh Mặt Trời, Sao Mộc cũng có một đoàn thiên thể đi cùng với nó trong chuyến hành trình quay quanh Mặt Trời. Mặc dù Sao Mộc là một khí khổng lồ không có bề mặt rắn để hạ cánh tàu vũ trụ, nhưng nó có tới 79 mặt trăng đá mà chúng ta có thể khám phá.

Bốn trong số những mặt trăng đó lớn hơn đáng kể so với những mặt trăng khác, với lực hấp dẫn tương tự như Mặt Trăng của chúng ta. Ba vệ tinh đầu tiên - Io, Europa và Ganymede - ở quá gần Sao Mộc và chúng nhận quá nhiều bức xạ, nên việc hạ cánh ở đây không hề an toàn đối với con người. Nhưng mặt trăng thứ tư, Callisto, nhận được lượng bức xạ ít hơn đáng kể so với ba mặt trăng còn lại. Người ta cũng nghi ngờ rằng nó có một đại dương nước lỏng dưới bề mặt và có thể hỗ trợ sự sống.

Vào đầu những năm 2000, một nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá tính khả thi của một sứ mệnh có thủy thủ đoàn tới Callisto. Họ kết luận rằng điều đó sẽ không xảy ra cho đến ít nhất là những năm 2040 và nó sẽ yêu cầu các loại động cơ đẩy mới chưa từng được thử nghiệm trong không gian trước đây. Nhưng, giả sử mọi thứ đều có thể được thực hiện như tính toán trong nghiên cứu này, thì nhiệm vụ di chuyển khứ hồi tới Sao Mộc có thể mất từ 652 đến 1.661 ngày.

Tham khảo: Nature; NASA; The Planetary Society; Space