SpaceX sẽ giúp chi phí đi vào không gian giảm còn bao nhiêu?

Công ty SpaceX cuối cùng đã hạ cánh thành công một tên lửa đẩy sau khi phóng vào không gian, cho thấy khả năng tái sử dụng tên lửa đẩy không còn là giấc mơ xa vời nữa, mà đã trở thành hiện thực. Nhưng liệu thành công này có thực sự làm cho giá thành đi vào không gian trở nên hợp lý hơn ?

SpaceX quảng bá cho khả năng tái sử dụng tên lửa đẩy này như một nhân tố chính để tiết kiệm chi phí cho ngành công nghiệp không gian tư nhân. Cho đến nay, các tên lửa đẩy thường bị xem như là rác thải vì chỉ có khả năng sử dụng một lần. Theo CEO của SpaceX, ông Elon Musk công bố, tên lửa đẩy Falcon 9 có chi phí sản xuất vào khoảng 60 triệu USD, và tốn khoảng 200.000 USD cho nhiên liệu. Ông cho biết, việc tái sử dụng tên lửa sẽ làm giảm đáng kể các chi phí này. Về mặt lý thuyết, lúc đó, một tên lửa chỉ cần nạp đủ nhiên liệu là có thể phóng thêm nhiều lần nữa.

Hình ảnh mô tả hành trình phóng và hạ cánh của tên lửa Falcon 9.

Trở ngại từ chi phí tân trang

Trên thực tế, điều này không hoàn toàn đúng như thế. SpaceX cần đảm bảo chắc chắn rằng tên lửa đã quay về có đủ khả năng để bay lại lần nữa. Tên lửa Falcon 9 phải chịu những thay đổi lớn về nhiệt trong suốt chuyến bay của mình, cũng như áp lực cường độ cao và các rung lắc dữ dội từ những trận gió trên bầu khí quyển. Tất cả những điều kiện này sẽ bào mòn các bộ phận của tên lửa – nghĩa là tên lửa sẽ cần sửa chữa và kiểm tra lại trước khi có thể phóng lại lần nữa. Tái sử dụng một động cơ tên lửa thường rất đắt đỏ và nếu việc sửa chữa kéo dài quá lâu, SpaceX không thể phóng tên lửa của mình với tần suất cao.

Chi phí tái sử dụng là một trong những nguyên nhân chính khiến cho chương trình Tàu con thoi – một phương tiện đi vào vũ trụ khác có thể tái sử dụng – trở nên rất đắt đỏ. Tàu con thoi, được phóng đi với sự trợ giúp của một bình nhiên liệu ngoài khổng lồ và hai tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu rắn có thể thu hồi được sau khi phóng. Tàu con thoi cũng có thể hạ cánh trở lại trái đất, mỗi khi hoàn thành chuyến đi ra ngoài không gian, tương tự như máy bay sau khi bay.

Mục đích thiết kế của tàu con thoi là nhằm tiết kiệm chi phí, khi hầu hết các bộ phận, ngoại trừ bình nhiên liệu ngoài, đều có thể tái sử dụng sau khi phóng. “Thật đáng tiếc, biện pháp đó của tàu con thoi không hiệu quả” Cựu giám đốc chương trình Tàu con thoi của NASA và là thành viên Hội đồng tư vấn của NASA, ông Wayne Hale cho biết. “Đó là một phương tiện rất phức tạp, đòi hỏi phải sửa chữa rất nhiều thứ mới có thể phóng trở lại được.” Động cơ của tàu con thoi phải được thay thế sau vài lần phóng. Ngoài ra, con tàu cũng cần phải kiểm tra và sửa chữa rất nhiều giữa hai lần phóng. Thêm vào đó, hai tên lửa đẩy bằng nhiên liệu rắn cần kiểm tra liên tục sau khi thu hồi từ đại dương, và bình nhiên liệu ngoài cũng cần phải làm mới sau mỗi chuyến bay. Tất cả các yếu tố này đẩy chi phí cho mỗi lần phóng tàu con thoi lên mức từ 450 triệu đến 1,5 tỷ USD.

So sánh kích thước và cấu tạo của tàu con thoi và tên lửa SpaceX Falcon 9.

Trong khi đó, tên lửa Falcon 9 không phức tạp như như tàu con thoi, vì vậy sẽ không đòi hỏi nhiều chi phí để hoạt động. Và phương tiện này cũng hoạt động ở những điều kiện tương tự như Tàu con thoi. Theo cựu quản lý dự án của NASA và hiện tại đang làm việc tại SpaceX, ông Steve Poulus, tầng thứ nhất của tên lửa Falcon 9 có thể chịu được việc thay đổi nhiệt độ trong phạm vi từ âm 250 độ F (tương đương âm 156 độ C) trong không gian đến 1000 độ F (tương đương 538 độ C) khi bay qua bầu khí quyển. “Đây là nơi mà khâu thiết kế trở nên tối quan trọng” ông Poulus cho biết. “SpaceX sử dụng một số bộ phận bằng kim loại, một số khác bằng composit, giúp tên lửa có thể chịu được những nhiệt độ khắc nghiệt mà không bị thiệt hại.”

Tên lửa Falcon 9 cũng phải chịu áp suất lớn và lực tác động mạnh từ không khí trong bầu khí quyển. Tầng thứ nhất của tên lửa đạt đến vận tốc tối đa trong khoảng Mach 5,5 và 7,5 (gấp 5,5 đến 7,5 lần tốc độ âm thanh). Vì vậy, khi đi qua bầu khí quyển, những cơn gió ở trên cao có thể gây rung lắc và tác động vào phương tiện, gây ra hư hỏng nặng. “Áp lực ngoài khí quyển có thể lên tới hàng trăm pound” ông Poulus cho biết.

Vẫn là một giải pháp hợp lý

Trước đó, SpaceX đã phóng thử nghiệm một tên lửa nhiều lần. Tên lửa Grasshopper đã được phóng tổng cộng tám lần, cho phép công ty thử nghiệm khả năng hạ cánh và tái sử dụng của Falcon 9. Tuy nhiên, Grasshopper mới chỉ đạt đến độ cao khoảng 2440 feet (tương đương 744 m), chưa thể ra ngoài không gian và quay trở lại, vì vậy tên lửa này không gặp phải những điều kiện khắc nghiệt như Falcon 9.

Nếu tên lửa Falcon 9 không hư hỏng quá nhiều trong quá trình phóng và hoạt động, việc sửa chữa có thể không quá tốn kém và tốn thời gian. Năm ngoái, SpaceX cho biết, họ tự tin rằng có thế hạ cánh tên lửa của mình và bay thêm lần nữa mà “không cần phải tân trang lại”. Với một thiết kế vẫn còn nhiều khớp nối, giờ các kỹ sư của SpaceX phải tìm cách thiết kế để biến điều đó thành hiện thực. Nếu họ làm được điều đó, viễn cảnh một tàu không gian có thể tái sử dụng sẽ trở nên có ý nghĩa hơn.

Đó là lý do vì sao SpaceX đang nghiên cứu những thiệt hại mà Falcon 9 gặp phải sau khi hạ cánh. Ông Musk cho rằng các bộ phận đẩy không thể bay lại, nhưng vẫn sẽ giúp công ty biết được cần phải sửa chữa bao nhiêu giữa hai chuyến bay – nếu có.

Ông Poulus lập luận rằng, bất kể vì lý do gì, chi phí tân trang lại tên lửa cũng sẽ không so sánh được với chi phí sản xuất một tên lửa hoàn toàn mới. Ông cho rằng, phần lớn các chi phí tân trang tên lửa sẽ được dùng cho việc kiểm tra và thực hiện một vài điều chỉnh nhỏ, để phương tiện có thể đáp ứng các tiêu chuẩn cần thiết cho chuyến bay vào vũ trụ. Ông ước tính, các chi phí này sẽ rơi vào khoảng 500.000 USD thay vì tốn đến 60 triệu USD để sản xuất một chiếc tên lửa hoàn toàn mới. “Giải pháp này vẫn tiết kiệm được chi phí một cách đáng kể.”

Theo theVerge.com