Vì sao tàu vũ trụ đến chính xác nơi chưa từng biết đến? - Câu hỏi hay

Các tàu vũ trụ thường hạ cánh chính xác xuống các hành tinh xa xôi chưa từng được biết đến hay khám phá. Vì sao nó có thể làm được điều này?

Những hình ảnh kỳ bí trên sao Hỏa

Độc giả có câu hỏi khác, mời đặt tại đây

Đây là câu hỏi rất thú vị, và cho thấy sự thiệt thòi của sinh viên trong nước không có điều kiện được học và tìm hiểu khoa học vũ trụ. Lấy ví dụ đưa tàu đổ bộ lên sao Hỏa của Mỹ, về nguyên lý thì từ lúc phóng tên lửa đến lúc tàu thăm dò rời quỹ đạo trái đất, tiếp cận sao Hỏa, vào bầu khí quyền đến lúc thả dù và đáp xuống bề mặt sao Hỏa đều được mô phỏng qua siêu máy tính nhiều năm trước khi bắt đầu. Việc hoạch định lộ trình và đường bay có thể nói là chính xác đến từng phần ngàn của một giây. Sao Hỏa và trái đất nằm trên 2 quỹ đạo elip quanh mặt trời, cứ 2 năm một lần 2 hành tinh sẽ ở vị trí thuận lợi để đường bay ngắn nhất, ví dụ 2011, 13, 17, 20. Mỹ phóng tàu Curiosity năm 2011, đổ bộ năm 2012, vệ tinh Maven thám hiểm khí quyển năm 2013, dự kiến đến vào tháng 11 năm nay, tiếp đó là trạm đổ bộ Insight năm 2016, và xe tự hành năm 2020. Sau khi tàu thăm dò đã ở trong không gian, Mỹ có 3 trạm radar cực lớn ở Úc, Tây ban nha, California dùng để liên lạc và định vị. Dùng hiệu ứng Doppler, họ có thể xác định chính xác bằng triangulation vị trí, vận tốc và quỹ đạo của phi thuyền trong không gian. Điều này rất quan trọng vì muốn đổ bộ tại một ví trí nhất định, họ phải điều chỉnh quỹ đạo của phi thuyền. Đưa vệ tinh vào quỹ đạo sao Hỏa như vệ tinh Mars Global Surveyor đơn giản hơn nhiều so với đáp tàu đổ bộ Curiosity vì có thể dùng đường bay trực tiếp, đến gần sao Hỏa thì khởi động tên lửa hãm để vào quỹ đạo. Tàu đổ bộ luôn luôn được phóng lên quỹ đạo chuyển tiếp, sau khi đã ở trong không gian thì NASA cập nhật các tham số về vận tốc, quỹ đạo, lượng nhiên liệu để tinh chỉnh quỹ đạo. Việc tinh chỉnh quỹ đạo được thực hiện khoảng 3-4 lần trước khi đổ bộ. Cái khó nhất là xâm nhập vào bầu khí quyền sao Hỏa và hạ cánh an toàn ở một vị trí càng gần mục tiêu càng tốt. Các phi thuyền đổ bộ trước thế hệ Curiosity đều dùng quỹ đạo đạn đạo, không điều khiển được. Một khi khoang chứa tàu đổ bộ đã vào khí quyển, bước đầu là giảm tốc bằng tấm chắn nhiệt để giảm tốc từ khoảng 6km/s xuống khoảng Mach3. Sau đó, dù được bung ra, radar bật lên để xác định độ cao, tốc độ tiếp đất và tốc độ di chuyển ngang. Tiếp đất được thực hiện bằng túi khí (xe tự hành Opportunity/Spirit) hay tên lửa hãm (Vikings/Phoenix). Đến gần mặt đất khoảng 40m thì 3 tên lửa hãm được khởi động, sau đó xe tự hành được bảo vệ trong các túi khí được thả rơi xuống bề mặt sao Hỏa từ độ cao 20m. Công nghệ hạ cánh mới nhất hiện nay là cần cẩu bay - skycrane - cho phép điều khiển đường bay trong giai đoạn bay trong khí quyển. Họ dùng 6 khối kim loại Tungsten Carbon cực nặng đặt trong khoang bảo vệ của xe tự hành, mỗi khối nặng khoảng 170lbs (~80kg) phía sau khoang bảo vệ. Khi đến gần sao Hỏa, 3 khối được thả ra, và dùng 6 động cơ rocket nhỏ phía sau khoang bảo vệ để điều chỉnh đường bay của tàu trong khí quyển dựa vào gia tốc đo được từ các cảm biến trên tàu. Trước khi bung dù, 3 khối khác được thả ra, dù bung ra, và radar bật lên để đo vận tốc tiếp đất. Khi còn khoảng 4km trên bề mặt sao Hỏa, xe tự hành ghép trong cần cẩu bay cắt dù, và hạ cánh bằng tên lửa hãm. Khác với cách hạ cánh truyền thống đặt động cơ hãm phía dưới, công nghệ mới đặt 8 động cơ hãm phía trên, và được giữ ở độ cao khoảng 7-8m so với mặt đất để tránh thổi bụi lên máy móc. Xe tự hành Curiosity được thả xuống bề mặt sao Hỏa bằng dây tời. Sau khi 6 bánh xe đã tiếp đất, cảm biến xác nhận, 3 dây tời được cắt bằng thuốc nổ và hệ thống cần cẩu bay bay đi cách xa khoảng 400-600m trước khi rơi không điều khiển.
Các bạn có thể xem rất nhiều tài liệu khoa học trên youtube. Để có được nền khoa học phát triển như Mỹ hay châu Âu hiện nay cần rất nhiều thứ mà chúng ta không có và không thể trang trải. - (T Le)

Việt nam mình chưa sản xuất được xe đạp nữa các bác ạ - (pedep)

Vì các chuyên gia phóng tàu vũ trụ có phần mềm Google Maps phiên bản mở rộng, dùng cho Mặt trăng và các hành tinh. Họ chỉ cần lắp chiếc iPad vào hệ thống định vị, thế là kể cả ban đêm tàu vũ trụ vẫn bay được, vì ban đêm GPS không bị ảnh hưởng. Cái khó là bình chứa nhiên liệu phải đủ to, vì đoạn đường rất xa. - (BlackViva)

Thử nêu 1 ví dụ tàu vũ trụ nào đã bay đến 1 hành tinh chưa từng được biết đến?? Ít nhất các nhà khoa học cũng phải thấy được qua kính thiên văn, lập lộ trình mô phỏng quỹ đạo và đường bay, rồi mới thử nghiệm đưa tàu k người lái lên, chứ chưa bao giờ nghe phóng tàu vũ trụ vào mục tiêu k xác định - (thắc mắc)

khó mà giải thích được cho bạn hiểu trong phạm vi bài báo này. Để bay và hạ cánh chính xác các nhà khoa học đã phải trải qua một quá trình dài giải quyết các bài toán đau đầu về tính toán vận tốc, quĩ đạo bay, năng lượng để bay, vật liệu chế tạo để chịu môi trường khắc nghiệt, điều khiển xa bằng vô tuyến ... Nói đơn giản để bạn dễ hình dung, để tính toán quĩ đạo người ta phải cân tất cả các hành tinh mà tàu vũ trụ bay qua trên đường bay (Không phải cân mớ rau con cá đâu nhé), để điều khiển được tàu vũ trụ người ta phải giải quyết được bài toán khuếch đại và mã hóa thông tin vô tuyến để có thể điều khiển được tàu vũ trụ cách xa hàng tỉ km, nên nhớ rằng điện thoại di động của bạn chỉ đi xa được 5km cách trạm phát là sóng vô tuyến đã bị suy hao hết rồi. Các bài toán này nghe thì dễ xơi nhưng số quốc gia có thể giải quyết được chỉ đếm trên đầu ngón tay thôi, đủ biết là khó khăn thế nào. - (Galaxy)

đúng ra phải nói là " Chưa ai đặt chân đến " chứ các nhà khoa học đã xác đinh chính xác quỹ đạo của hành tinh đó để điều khiển con tàu bay đến và di chuyển theo quỹ đạo của hành tinh đó rồi nhẹ nhàng hạ cánh - (binhsd307)

Không phải tàu vũ trụ mà do con người qua bao lần thất bại với trình độ khoa học ngày một phát triển sự tính toán chính xác đã đạt được điều đó. - (KH)

Vì các nhà khoa học sử dụng mô hình hoá đ ể tính toán.  - (Minh Ngoc Cao)

Tàu vũ trụ hạ cánh chinh xác tuyet đối vì nó cứ bay đến và hạ cánh đã, rồi các trung tâm khoa học mới công bố nơi nó hạ cánh chính là đích lựa chon trước. Giống như bắn tên xong rồi mới vẽ hong tâm quanh nó, bao giờ cũng trung đích tuyet đối. - (Hòa)

Dựa vào tính toán khoảng cách quãng đường - (Binh)

vậy mới phải học.. - (vtkien)

Ôi xời tưởng gì khó. Nếu ai đã từng nghe truyện "Cõi đêm" của Nguyễn Ngọc Ngạn thì biết ngay mà, khoa học gia BOS BUI chuyên nghiên cứu quỹ đạo phi thuyền, toàn người tài giỏi như vậy thì sao mà không chính xác được. - (Tứ Văn)

vì nó đã được cài đặt chương trình hết rồi. Nó giống như tên lửa được cài đặt radar để dí theo máy bay trong chiến tramh đó. - (Am Khang)

Chưa biết chính xác tọa độ, điều kiện môi trường ở đó thì làm sao hạ cánh xuống đó được ?
Như trước kia muốn bay vào vũ trụ, hay là hạ cánh xuống mặt trăng, rồi quay về Trái Đất như thế nào là cả quá trình chuẩn bị đó - (Phạm Hoàng Thi)

Nhờ các phép toán lập quỹ đạo mô phỏng đó bạn (có những phần mềm máy tính chuyên việc này). Nhưng thực ra thì người ta phải biết chính xác mục tiêu mới được. Vì vũ trụ không có bất cứ môi trường vật chất nào để sử dụng động cơ phản lực cả (chỉ có thể quăng vài lần bộ phận của tàu thôi). - (Thanh Sơn)

Họ đáp bừa chỗ nào đó sau đó đặt tên cho vị trí đỗ đó :) - (ABC)

Các Bác cứ đùa hoai, chủ trương đến 2020 nước ta trở thành nước công nghiệp hiện đại. - (Kiến vàng)

tui chẳng hiểu gì nhưng vẫn cứ like cho ban T.Le
Bạn của T.Le - (Trang Phan)

1 cái máy tính thông minh đến đâu, thực tế cũng ko hề "biết" gì về cuộc sống hay con người, hay tự nhiên cả. mọi thứ lắp đặt trên tàu vũ trụ hay đơn giản là tàu điện, máy bay, ô tô có chế độ lái tự động...đều là do các dữ liệu con người cài đặt sẵn, nó hoạt động dựa trên đó. Ngta đo được khoảng cách các thiên thể, thống kê đượ, thì khắc họ có 1 cơ sở dữ liệu gần như là chính xác tuyệt đối, dựa vào đó họ tính toán sao cho tàu di chuyển với tốc độ bao nhiêu, trong thời gian bao lâu, với gia tốc trọng trường của hành tinh này thì giữ khoảng cách như thế nào để bay xung quanh ko bị rớt, hạ cánh thì đảm bảo tốc độ bao nhiêu để ko bị...vỡ...Nói chung là tàu gì thì tàu cũng là máy tính, mà máy tính thì bạn biết nó hoạt động thế nào rồi chứ? - (kari.liv52)

Nhờ vào hệ thống dẫn đường tự hành trên tàu, và điều khiển từ trạm mặt đất.
Khi tàu khởi hành, con quay hồi chuyển được bật, vị trí (hướng) của nó hầu như cố định. Thông qua vị trí của con quay, và các thiên thể biết trước ( mặt trời, sao a, sao b...) các cảm biến trên tàu xác định được vị trí của mình trong thái dương hệ và gửi tín hiệu này về mặt đất.

Trạm điều hành thông qua các tín hiệu vị trí này, thường xuyên gửi các bản cập nhật chương trình để điều chỉnh đường đi và hiệu chỉnh con quay hồi chuyển. Khi nhận được các cập nhật mới, con tàu tự hành theo các lệnh điều khiển này, hướng tới vị trí mới đã được lập trình sẵn.

Vị trí con tàu trong không gian không phải là con số tuyệt đối, nó có sai số tính bằng trăm dặm ( khi di chuyển) hoặc bằng dặm ( khi đổi hướng để lao vào hành tinh) và bằng mét ( khi sắp đáp xuống bề mặt hành tính). Vào những thời khắc chuyển hướng, hệ thống cảm biến sẽ tự hành con tàu theo tín đo đạc mà nó nhận được chung quanh ( còn cách hành tinh bao xa, cách mặt đất của hành tinh bao xa ....) - (Quán)

Cái này rất dễ, đầu tien phải phóng tàu cho nó thoát khỏi Trái Đất (vtvt cấp 2) rùi thì tàu sẽ bay như 1 sao chổi, rùi đưa tàu chuyển động theo quĩ đạo trùng với quĩ đạo hành tinh mún thăm dò, rùi bay chậm lại đợi lao vào và trở thành 1 vệ tinh của hành tinh đó, rùi bay vòng quanh để nhập tự động các thông số thực tế ở đó, rùi đáp xuống. Mấy cái phóng tàu ở TĐ với đáp xuống dễ ợt vì giống hệt như các chuyến bay ở TĐ chỉ khác chút ít tham số. Bạn nào quan tâm lên Youtube seach phát ra ngay, Thân! - (SVVN)

Tất cả là do các nhà khoa học Nasa Mỹ đã có sẵn lập trình cho một phi thuyền thám hiểm và lập trình đó được cài đặt vào hệ điều hành của Auto pilot , cũng như các tên lửa hành trình xuyên lục địa mang đầu đạn hạt nhân nó đã có sẵn lập trình khi bắn ra và đi về đâu, Mỹ có các đầu đạn cài sẵn cài sẵn bay sang Moscow . Bac Kinh. Thuọng Hải hay đảo Hai Nam hay Binh Nhưỡng,v v, còn Nga cũng có tương tự cho Washington, New York, Chicago V v. Đó là ở lĩnh vực gan còn ở lĩnh vực thám hiểm các hành tinh khác thì đương nhiên khác và các nhà khoa học họ còn tính được vận tốc của ánh sáng thì đương nhiên khoảng cách và vận tốc của một phi thuyền phóng ra tới điểm đến là hoàn toàn chính xác. - (Tan V Nguyen)

Dùng con quay hồi chuyển nha các bạn - (Duy Phát)

các thuật toán và chương trình mô phỏng quán tính quỹ đạo hanh tinh và đường bay của tàu trước . Tiếp theo trong quá trình bay các vê tinh và tàu sẽ được cập nhập thông số điều chỉnh góc bay, tốc độ , tùy độ xa mà quá trình truyền nhận tín hiệu qua lại mà có thể mất 15 phút hay 24h mới gửi về. - (loanthienha)

Vẫn duy trì sự liên lạc giữa tàu vũ trụ và thiết bị điều khiển ở trái đất, có thể là sóng radio hay sóng gì đó, các nhà khoa học có thể theo dõi phi thuyền đã đi đến đâu trong suốt hành trình bay, bằng chứng là Robot tự hành có thể lấy mẫu trên sao hỏa và gửi hình ảnh phân tích về trái đất, nếu không giữ được liên lạc thì phóng lên đâu có ý nghĩa gì - (Thai Phan)

Vẫn duy trì sự liên lạc giữa tàu vũ trụ và thiết bị điều khiển ở trái đất, có thể là sóng radio hay sóng gì đó, các nhà khoa học có thể theo dõi phi thuyền đã đi đến đâu trong suốt hành trình bay, bằng chứng là Robot tự hành có thể lấy mẫu trên sao hỏa và gửi hình ảnh phân tích về trái đất, nếu không giữ được liên lạc thì phóng lên đâu có ý nghĩa gì ? - (Thai Phan)

các xe tự hành trên mặt trăng và sao hỏa có thể gửi hình ảnh về Trái Đất thì tức là có thể có sự liên lạc giữa tàu vũ trụ và mặt đất, có thể là sóng radio, sóng radio truyền đi với khoảng cách rất xa :) - (Thai Phan)

nếu ai học qua sự co độ dài thì : khi vật đạt vận tốc bằng vận tốc ánh sáng thì độ dài của vật bằng k. vì thế k thể di chuyển dc với vận tốc as. theo thuyết co đọ dài và co thời gian - (sơn)

Các nhà khoa học đã cho người lên trinh sát trước rồi - (phạm minh hiếu)