Trong cuộc phỏng vấn với nhà khoa học máy tính Lex Fridman năm 2021, Elon Musk mô tả ý tưởng này bằng một hình ảnh hài hước. “Giống cảnh bắt ruồi trong phim Karate Kid, nhưng lớn hơn nhiều”, CEO SpaceX nói.
Ông thừa nhận đây là ý tưởng khá điên rồ và có thể không thành công ngay lần đầu.
5 năm sau, ngày 14/11, Starship lần đầu được hai cánh tay cơ khí trên tháp phóng giữ lại thành công khi trở về Trái Đất. Con tàu đã bay 14 vòng quanh hành tinh trong chuyến thử nghiệm kéo dài 22,5 giờ, triển khai 26 vệ tinh Starlink trước khi quay về Starbase, Texas.
Cú bắt này đánh dấu bước tiến quan trọng trong tham vọng tái sử dụng toàn bộ tên lửa của SpaceX. Nhưng để một phương tiện khổng lồ từ quỹ đạo trở về và lọt chính xác vào hai cánh tay đang chờ sẵn là thử thách không đơn giản.
Hạ cánh "giữa không trung"
Thông thường, tên lửa sau khi trở về sẽ hạ xuống một bãi đáp hoặc sàn đáp trên biển. Chẳng hạn, tầng đẩy thứ nhất của Falcon 9 sử dụng các chân đáp để đứng vững sau khi hạ cánh. Tuy nhiên, Starship và tầng đẩy Super Heavy sẽ được hai cánh tay cơ khí trên tháp phóng giữ lại. SpaceX gọi chúng là “đũa gắp”, còn toàn bộ hệ thống tháp được Musk đặt tên là Mechazilla.
Hai cánh tay này đón phương tiện ở gần phần thân trên, nơi có các điểm gắn được thiết kế để tựa lên kết cấu tháp. Khi tên lửa trở về đúng vị trí và giảm tốc, các cánh tay giữ lấy nó thay vì để phương tiện chạm xuống mặt đất.
Với Falcon 9, SpaceX đã thu hồi và sử dụng lại tầng đẩy thứ nhất nhiều lần, nhưng tầng thứ hai vẫn bị loại bỏ sau mỗi chuyến bay. Starship được thiết kế để thu hồi cả tàu vũ trụ lẫn tầng đẩy Super Heavy.
Musk muốn tên lửa có thể hoạt động gần giống máy bay, trở về sau chuyến bay, được kiểm tra rồi nhanh chóng cất cánh trở lại. Việc đưa phương tiện về ngay tháp phóng cũng giúp SpaceX không phải vận chuyển nó từ một bãi đáp khác.
Cú bắt nghẹt thở
Starship phải vượt qua một hành trình trở về phức tạp trước khi có thể tiếp cận tháp phóng. Con tàu cần chịu được sức nóng khi đi vào khí quyển, tự điều chỉnh đường bay qua một khu vực rộng lớn và cuối cùng giảm tốc để đưa hai điểm gắn trên thân vào đúng vị trí của cánh tay cơ khí.
Khi bắt đầu trở về, Starship di chuyển với tốc độ khoảng 27.000 km/h. Ma sát với không khí khiến nhiệt độ quanh thân tàu tăng cao. Khoảng 18.000 viên gạch gốm trên bề mặt Starship có nhiệm vụ bảo vệ con tàu trong quá trình tái nhập khí quyển.
Để thân tàu tạo lực cản với không khí và giảm tốc độ, con tàu giữ tư thế gần như nằm ngang. Các cánh điều khiển giúp Starship thay đổi hướng bay trong lúc đi qua khí quyển. Sau đó, tàu phải xoay trở lại tư thế thẳng đứng, bật động cơ để giảm tốc và hạ xuống tháp phóng.
Đường bay trở về cũng phải được tính toán rất cẩn thận. Muốn quay lại Starbase ở Texas, Starship phải bay qua một phần lục địa Bắc Mỹ. Lars Blackmore, kỹ sư cấp cao phụ trách hạ cánh của SpaceX, cho biết có 21 phút mà đội ngũ điều khiển không thể can thiệp trực tiếp khi tàu bay qua đất liền.
“Chúng tôi chỉ còn biết nín thở chờ đợi trong khoảng thời gian đó”, ông nói trong buổi phát trực tiếp trước chuyến bay. SpaceX phải tính toán đường bay để phương tiện đi qua những khu vực sa mạc ít dân cư, đồng thời điều chỉnh lộ trình tránh các thị trấn.
Nhưng bay về đúng khu vực tháp phóng vẫn chưa đủ. Starship phải đưa hai mấu gắn trên thân vào đúng vị trí để cánh tay cơ khí giữ lấy. Mỗi mấu chỉ nhô ra khoảng 30 cm, trong khi con tàu dài tới 52 m. Theo nhà báo Eric Berger của Ars Technica, đây là hai điểm tiếp xúc duy nhất giúp tháp phóng giữ được Starship. Chỉ cần con tàu lệch khỏi vị trí, hai cánh tay có thể không đỡ được nó.
Ở những giây cuối, Starship phải chuyển từ tư thế bay gần như nằm ngang sang thẳng đứng, đồng thời giảm tốc và giữ ổn định để tiếp cận tháp. Đặc biệt, vì không có đường băng dài để tiếp đất rồi điều chỉnh, toàn bộ việc căn chỉnh phải hoàn tất trước khi con tàu được giữ lại.
Tuy nhiên, màn thu hồi tên lửa lần này chưa thành công trọn vẹn. Trong cùng chuyến bay, tầng đẩy Super Heavy cũng được thử đưa về tháp để thu hồi, nhưng cuối cùng phải hạ xuống biển. Khi tên lửa đốt động cơ để bay ngược về bãi phóng, một cảnh báo cho thấy lượng nhiên liệu còn lại thấp hơn dự kiến. Tên lửa không thể tiếp tục hành trình trở về, buộc hệ thống máy tính tự động hủy cú bắt và chuyển hướng nó ra biển. “Nhóm vẫn đang điều tra nguyên nhân gốc rễ”, người dẫn chương trình SpaceX Kate Tice cho biết.
Tham vọng của Elon Musk với Starship không chỉ là thu hồi tên lửa sau mỗi chuyến bay, mà còn đưa phương tiện trở lại bệ phóng để nhanh chóng cất cánh lần nữa.
Tại Hội nghị đầu tư Baron ngày 6/11, ông cho biết: “Không thể có cách tái sử dụng nào nhanh hơn việc hạ cánh trở lại ngay nơi tên lửa cất cánh. Về nguyên tắc, điều này cho phép chúng tôi phóng lại tầng đẩy Super Heavy mỗi giờ một lần”.
Thành công trong chuyến bay thử nghiệm thứ 15 ngày 14/11, khi SpaceX lần đầu dùng cánh tay cơ khí bắt giữ tàu Starship 42 trở về từ quỹ đạo, đã đưa hãng tiến thêm một bước tới mục tiêu này.
Dù vậy, SpaceX vẫn phải chứng minh cả tàu Starship và tầng đẩy Super Heavy có thể được thu hồi, kiểm tra và nhanh chóng đưa trở lại bệ phóng. Màn bắt giữ thành công ngày 14/11 mới chỉ là bước đầu, trong khi mục tiêu tái sử dụng tên lửa với tần suất cao vẫn còn ở phía trước.
