"Tôi tin rằng quốc gia này nên cam kết thực hiện mục tiêu đưa người lên mặt trăng và đưa họ trở về trái đất an toàn trước khi thập kỷ này kết thúc. Không có chương trình không gian nào có thể để lại ấn tượng lớn hơn cho nhân loại, hoặc có ý nghĩa to lớn hơn đối với việc khám phá không gian lâu dài, cũng như không có bất kỳ nỗ lực nào lại gian nan hay tốn kém đến vậy." Đây là lời của John F. Kennedy, Tổng thống thứ 35 của Hoa Kỳ, trong bài phát biểu Thông điệp Liên bang trước Quốc hội vào ngày 25 tháng 5 năm 1961. Một tuyên bố như vậy thật táo bạo và thú vị, nhưng tất nhiên, trong mắt một số người, nó cũng có vẻ ngớ ngẩn. Vào thời điểm đó, nhà cái Ladbrokes đưa ra tỷ lệ cược 1.000:1 rằng tuyên bố của Kennedy sẽ không thành sự thật.
Năm 1969, các phi hành gia người Mỹ đã đi bộ thành công trên bề mặt Mặt Trăng và trở về Trái Đất an toàn.
Nhân loại đã có những bước tiến lớn.
Bài viết này được phép trích từ "BBC Universe Introduction: How to View the World" (Nhà xuất bản Khoa học và Công nghệ Giang Tô Phoenix). Vào tài khoản công khai "Fanpu" và nhấp vào "Đọc văn bản gốc" ở cuối bài viết để mua cuốn sách này. Nhấp vào "Đọc" và đăng suy nghĩ của bạn vào phần bình luận. Đến 12:00 trưa ngày 17 tháng 10 năm 2021, chúng tôi sẽ chọn ra 2 bình luận và tặng tổng cộng 2 cuốn sách.
Bởi Adam Hart-Davis, Paul Bader
Dịch bởi Shao Xin
Khoa học vũ trụ
Các phi hành gia làm gì trên trạm vũ trụ? Họ dành một phần thời gian để sống - ngủ, nấu ăn, ăn uống, tập thể dục - và phần lớn thời gian còn lại để làm việc: bảo trì và sửa chữa thiết bị, làm xét nghiệm sức khỏe sinh lý, tiến hành thí nghiệm khoa học, v.v.
Một số thí nghiệm khoa học này được thiết kế để kiểm tra một lý thuyết. Ví dụ, vào cuối sứ mệnh Apollo 15, David Scott đã thả một chiếc búa và một chiếc lông vũ cùng lúc khi đang đứng trên mặt trăng. Trên Trái Đất, một chiếc lông vũ sẽ rơi chậm do sức cản của không khí. Nhưng trên Mặt Trăng, nơi không có bầu khí quyển, chúng rơi cùng nhau và chạm tới bề mặt Mặt Trăng cùng lúc. Điều này chứng tỏ rằng miễn là vật không bị sức cản của không khí tác động khi rơi thì trọng lượng của vật không ảnh hưởng đến tốc độ rơi. Galileo đã nêu ra ý tưởng này vào năm 1590, và Adam đã thử nghiệm bằng cách thả những quả cà chua có kích cỡ khác nhau từ Tháp nghiêng Pisa. NASA có một chương trình nghiên cứu khoa học sự sống mở rộng, trong đó các phi hành gia nghiên cứu mọi thứ, từ tác động của tình trạng không trọng lực lên cơ thể cho đến sự phát triển của thực vật và động vật trong không gian. Đối với thực vật và động vật nhỏ, các nhà khoa học hy vọng có thể theo dõi sự tăng trưởng và phát triển của chúng trong ít nhất hai thế hệ để xem điều kiện vi trọng lực hoặc không trọng lực ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của chúng như thế nào. Các thí nghiệm cho thấy điều này dường như không có tác dụng đối với động vật không xương sống, do đó đối tượng tiếp theo là động vật có vú nhỏ và cá.
Vẫn còn nhiều câu hỏi cần được giải đáp: Tình trạng không trọng lực có tác động như thế nào đến các cảm biến ở tai trong và não? Liệu động vật nhỏ có bị teo cơ và mất xương ở mức độ giống như con người không? Cây trồng có thể phát triển bình thường trong điều kiện không trọng lực không? Bộ phận nào của cây nhạy cảm với trọng lực? Liệu có thể trồng đủ cây ăn được làm nguồn thực phẩm cho các phi hành gia không? Chương trình thử nghiệm Apollo-Soyuz, Skylab và sau đó là Trạm vũ trụ đều buộc những người lập kế hoạch phải đối mặt với các vấn đề và thách thức sẽ gặp phải trong cả chuyến bay vũ trụ ngắn hạn và dài hạn. Đầu tiên là trạng thái quá tải do gia tốc trong quá trình phóng. May mắn thay, người ta đã chứng minh rằng nếu cơ thể của các phi hành gia có thể được cố định và hỗ trợ tốt thì tình trạng thừa cân không phải là vấn đề lớn.
Phi hành gia David Scott trình diễn thí nghiệm búa và lông vũ trên mặt trăng cho hàng triệu người xem truyền hình.
Lưu trữ丨Thí nghiệm không gian
Nhà khoa học này trên Trạm vũ trụ quốc tế đang theo dõi sự phát triển của thực vật trong điều kiện không trọng lực. Một số thí nghiệm phát triển tinh thể protein cũng đã được thực hiện trong không gian. Các nhà khoa học hy vọng rằng bằng cách không bị ảnh hưởng bởi trọng lực, họ có thể hiểu rõ hơn về cấu trúc của protein. Quá trình nuôi cấy mô cũng có thể thay đổi khi tế bào được giữ ở trạng thái không trọng lượng. Việc quan sát Trái Đất từ không gian được kỳ vọng sẽ cung cấp thông tin hữu ích về tình trạng nóng lên toàn cầu, sa mạc hóa và các vấn đề khác.
sự không trọng lượng
Không trọng lượng, còn gọi là không trọng lực. Trên quỹ đạo Trái Đất, các phi hành gia không thực sự ở trạng thái không trọng lượng và lực hấp dẫn không bằng không. Trên thực tế, tàu vũ trụ liên tục rơi về phía Trái Đất và phần bên trong tàu cũng không ngoại lệ. Vì gia tốc rơi là như nhau nên không có sự tương tác giữa các phi hành gia và "sàn" của tàu vũ trụ. Giống như khi bạn nhảy trên một tấm bạt lò xo, toàn bộ thời gian bạn rời khỏi tấm bạt lò xo, bạn sẽ ở trong trạng thái rơi tự do hoặc mất trọng lượng. Hãy tưởng tượng bạn đang cố đổ nước từ một thùng chứa (tốt nhất là thùng nhựa) sang một thùng chứa khác trong khi bạn đang nhảy khỏi bạt lò xo. Bạn sẽ thấy việc này khá khó khăn. Hiện tượng này thường được gọi là tình trạng không trọng lượng hoặc không trọng lực, và đây chính là những gì các phi hành gia trải nghiệm.
Trong môi trường không trọng lực, các vật thể sẽ trôi nổi nếu chúng không được cố định chắc chắn. Bạn không thể đi trên "sàn" một cách bình thường mà phải sử dụng những thứ như miếng dán hoặc ủng từ tính. Bạn cũng không thể đặt đồ vật lên bàn hoặc kệ, bạn phải neo chúng lại. Tình trạng không trọng lực thường dẫn đến say tàu vũ trụ, giống như say sóng, là do các tín hiệu mâu thuẫn gửi đến não về hướng lên và xuống. Do các ống bán khuyên trong tai hoạt động (khá chậm) chống lại trọng lực nên mắt có thể cho bạn biết bạn đang ở đâu theo chiều ngang, và do đó biết được hướng nào là trên và hướng nào là dưới. Ở trạng thái không trọng lực, tai hoàn toàn không thể thích nghi và ngay cả mắt cũng thường không thể phân biệt được phương ngang. Phản ứng sinh lý gây ra là buồn nôn. Nhiều phi hành gia đã từng bị say tàu vũ trụ nghiêm trọng, nhưng may mắn là các triệu chứng này có vẻ sẽ biến mất trong vòng hai hoặc ba ngày. Ngoài ra, việc thiếu vận động trong thời gian dài có thể gây teo cơ, do đó trạm vũ trụ được trang bị xe đạp tập thể dục, máy tập thể dục rung và các thiết bị khác. Tuy nhiên, các thiết bị này đã được cải tiến để các phi hành gia có thể gắn vào chúng.
Sau khi ở trạng thái không trọng lực trong một thời gian, lượng máu trong cơ thể con người cũng sẽ giảm đi. Trong không gian, các phi hành gia sẽ không cảm thấy quá khó chịu. Nhưng khi các phi hành gia trở về Trái Đất, cùng với tình trạng teo cơ và trọng lực quay trở lại, họ sẽ cảm thấy rất khó chịu. Điều này có thể gây ra một số rắc rối trên hành trình dài tới sao Hỏa, nơi các phi hành gia cần phải hết sức tỉnh táo và có sức khỏe tốt khi đến nơi. Ngoài ra, trong không gian, do khối lượng công việc của tứ chi phải nâng đỡ trọng lượng cơ thể giảm đi rất nhiều nên cơ thể sẽ nghĩ rằng xương không cần phải quá chắc khỏe, do đó sẽ mất đi một lượng lớn canxi trong xương, tốc độ mất có thể lên tới 1% mỗi tháng. Ở trong không gian trong thời gian dài sẽ gây ra những vấn đề rất nghiêm trọng.
Các phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế đã đến gần nhau hơn khi cùng nhau trải nghiệm tình trạng không trọng lực. Cảm giác không trọng lượng lúc đầu rất thú vị, nhưng nó cũng có thể gây ra rất nhiều bất tiện.
Bảng thông tin | Trọng lực nhân tạo
Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều cách khác nhau để tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo. Trong phim, chúng ta thấy phần hình vành đai của tàu vũ trụ có thể tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo ở bên ngoài bằng cách quay (hình bên trái), nhưng thực tế không dễ để thực hiện điều này. Một giải pháp khả thi là chia tàu vũ trụ thành hai phần, một phần để chứa động cơ và phần còn lại để làm nơi ở. Hai phần được kết nối bằng cáp, cho phép chúng quay quanh một trọng tâm chung.
Trường hợp khẩn cấp y tế
Khi nhiệm vụ của các phi hành gia ngày càng kéo dài, nguy cơ bị ốm, bị thương hoặc đau răng cũng tăng lên. Do đó, hầu hết các sứ mệnh đều có một bác sĩ đi cùng để xử lý những trường hợp khẩn cấp như vậy, và tất cả các phi hành gia phải được đào tạo sơ cứu và nhiều kỹ năng khác nhau để sẵn sàng đảm nhiệm công việc của bất kỳ người bạn đồng hành nào bị mất khả năng lao động. Nhưng còn một câu hỏi hóc búa khác: điều gì sẽ xảy ra nếu có người chết trong không gian? Họ không thể giữ thi thể của mọi người trong vài tuần tới, vậy họ sẽ "chôn" họ trực tiếp trong không gian phải không?
Các phi hành gia trên trạm vũ trụ phải tập thể dục nhiều giờ mỗi ngày để tránh teo cơ và mất xương.
Bức xạ vũ trụ
Càng ở xa Trái Đất, mối nguy hiểm do bức xạ càng lớn. Trên bề mặt Trái Đất, tầng ozon trong khí quyển ngăn chặn hầu hết các tia cực tím từ mặt trời và từ trường của Trái Đất ngăn chặn hầu hết các tia vũ trụ có hại. Nhưng một khi đã vào quỹ đạo quanh Trái Đất, mặc dù tia cực tím vẫn không thể xuyên qua tàu vũ trụ, nhưng rủi ro do các bức xạ khác gây ra lại tăng lên. Bức xạ UV có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng hơn nếu các phi hành gia hạ cánh trên sao Hỏa vì sao Hỏa không có tầng ôzôn và bề mặt của nó hoàn toàn tiếp xúc với bức xạ UV từ sáng đến tối. Bộ đồ du hành vũ trụ phải chặn được tia cực tím, nếu không các phi hành gia sẽ bị bỏng nghiêm trọng.
Tia vũ trụ có hại hơn tia cực tím và bị chặn tốt nhất bằng vật liệu chứa nhiều nguyên tử hydro. Thật ngạc nhiên, một trong những loại polyme đơn giản nhất, polyethylene, lại có hiệu quả rất tốt trong vấn đề này. Bức tường polyethylene dày 30 cm bao quanh tàu vũ trụ hấp thụ 30% bức xạ. Nhưng vẫn còn rất nhiều tia sáng chiếu vào cabin. Để giảm thiểu tác hại của chúng, một cách là cho các phi hành gia bổ sung một lượng lớn vitamin C và các thực phẩm khác giàu chất chống oxy hóa, có thể loại bỏ các ion có hại và các gốc tự do được tạo ra trong cơ thể do bức xạ.
Thức ăn không gian
Thực phẩm và đồ uống cần được xử lý đặc biệt. Trong điều kiện không trọng lực, thức ăn sẽ không bám trên đĩa và đồ uống không thể uống từ cốc. Ngày xưa, mọi thứ đều được đóng gói trong ống nhôm. Năm 1961, bữa ăn của nhà du hành vũ trụ Liên Xô Gherman Titov bao gồm một ống rau nghiền, một ống pa-tê gan và một ống nước ép lý chua đen. Thực phẩm ngày nay, dù là thực phẩm đóng hộp theo kiểu Nga hay thực phẩm sấy khô theo kiểu Mỹ, đều ngon hơn nhiều và đa dạng hơn. Các phi hành gia ăn bằng dao, nĩa và thìa từ tính có thể dính vào bàn hoặc đặt trên khay cố định trên đùi họ.
Không ai có thể liên tưởng đến bánh mì kẹp thịt với tình trạng không trọng lượng. Trong ảnh, bữa tối trôi nổi trên tay một phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế.
Thực phẩm được đóng gói trong hộp hoặc gói nhỏ. Sau khi thêm nước, nó sẽ trở nên dính và có thể dính vào thìa hoặc nĩa. Đồ uống được đựng trong chai nhựa có thể bóp và có thể uống trực tiếp từ miệng. Các phi hành gia phải rất cẩn thận để không làm đổ bất cứ thứ gì, nếu không các mảnh vỡ và giọt nước trôi nổi trong tàu vũ trụ có thể gây ra rất nhiều rắc rối: chúng có thể làm tắc nghẽn các thiết bị và bộ lọc không khí, và cũng có thể bay vào mắt các phi hành gia. Vì một lý do nào đó, các phi hành gia thường ăn rất ít khi ở trong không gian và mất khoảng 5% trọng lượng cơ thể khi trở về Trái Đất. Trong một số trường hợp, điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe thể chất của các phi hành gia, vì vậy những người trông gầy thường được khuyến khích ăn nhiều hơn. Bạn cũng có thể mua một số loại đồ ăn không gian để tự mình nếm thử. Một số công ty tiếp thị cùng loại thực phẩm mà các phi hành gia ăn, quảng cáo rằng chúng lý tưởng cho các chuyến cắm trại.
Nhà vệ sinh không trọng lực
Việc đi vệ sinh đã trở thành một vấn đề kể từ khi Alan Shepard lần đầu tiên bay vào vũ trụ. Các phi hành gia đầu tiên mặc tã (NASA gọi một cách hoa mỹ là "thiết bị liên kết"), nhưng tã không còn đủ dùng cho các chuyến bay dài hơn vài giờ. Skylab đã lắp đặt một hệ thống quản lý chất thải mới, Hệ thống thu gom chất thải (WCS), được che chắn khỏi người sử dụng bằng một tấm rèm đơn giản.
WCS bao gồm một hình trụ cao khoảng 80 cm và rộng 30 cm, trông hơi giống máy sấy quay kiểu cũ. Một ống mềm kéo dài từ phía trước của xi lanh giống như máy hút bụi, đóng vai trò là thiết bị thu thập nước tiểu dành cho cả nam và nữ, với một cổng thu thập bằng cao su hình tam giác ở cuối. Nhưng nam giới và phụ nữ có cách đi tiểu khác nhau nên cổng lấy nước tiểu này không gây khó chịu cho bất kỳ ai khi sử dụng. Ngoài ra, do khả năng thấm hút nước tiểu chân không của WCS không tốt nên cổng thu thập luôn hơi ướt sau khi người trước sử dụng.
Khi bạn muốn có một "cậu nhỏ" lớn, hãy cởi quần và ngồi lên trên đỉnh của ống trụ, đặt chân lên bàn đạp ở bên ngoài ống trụ, sau đó đeo một cặp dây chun vào đùi. Hãy nhớ rằng bạn đang ở trạng thái không trọng lượng và không muốn trôi đi khi đang đi vệ sinh. Sau khi hoàn tất các bước này, bạn có thể trượt nắp ra khỏi xi lanh để sử dụng bồn cầu. Câu hỏi tiếp theo, không trọng lực. Trên Trái Đất, phân rơi xuống dưới; ở điều kiện không trọng lực, phân quá dính để có thể rơi ra ngoài. Ghế được trang bị 11 ống thổi khí lên trên theo mọi hướng, giúp chất thải "tạm biệt" mông bạn và rơi vào trong xi lanh. Tuy nhiên, luồng không khí thổi ra từ đường ống lại lạnh cóng. Khi phân đi vào xi lanh, phân sẽ được xoay ra bên ngoài và đông khô để tránh cản trở. Sử dụng WCS chắc chắn không phải là một trải nghiệm dễ chịu, và ít nhất một phi hành gia đã thực hiện toàn bộ nhiệm vụ mà không ăn gì chỉ để tránh sử dụng nó nhiều nhất có thể. Thật không may, cơ thể vẫn sản sinh ra chất thải ngay cả khi không có thức ăn, do đó, thiết bị này phải được sử dụng ngay cả khi đói.
Nguyên mẫu nhà vệ sinh không trọng lực này tương tự như WCS. Sử dụng luồng không khí để hút chất thải vào thùng chứa dùng một lần để sấy khô. Thật không may, phân trong WCS trở nên quá khô đến mức cuối cùng vỡ ra thành từng mảnh và trôi nổi xung quanh viên nang. Và các phi hành gia thích ném đậu phộng vào nhau, vì vậy họ chỉ có thể biết đó là đậu phộng hay phân thông qua mùi.
Thách thức tâm lý
Ngoài ra, còn có nhiều căng thẳng về mặt tinh thần liên quan đến chuyến bay vũ trụ. Đầu tiên là chứng sợ không gian hẹp có thể phát sinh khi ở trong "hộp kim loại" trong thời gian dài. Các phi hành gia Apollo làm việc theo nhóm gồm ba người, ngồi rất gần nhau và về cơ bản không thể thay đổi vị trí hoặc duỗi chân tay. Mặc dù Trạm vũ trụ quốc tế có không gian rộng hơn, bạn không thể lẻn ra ngoài và ở một mình dù chỉ một phút. Bạn luôn ở cùng người khác và không thể trốn thoát. Bạn chỉ có thể cầu nguyện rằng bạn đồng hành của bạn không bị hôi miệng hoặc hôi chân. Nếu có, bạn chỉ có thể chịu đựng ngày đêm vì nhiệm vụ mà thôi. Người bạn đồng hành của bạn có thể có giọng nói lớn, tiếng cười the thé, nói nhiều, hay ợ hơi, không chịu lắng nghe hoặc một số thói quen khó chịu khác.
Việc xa gia đình và bạn bè có thể khiến bạn cảm thấy cô đơn, đồng thời cũng có thể dẫn đến buồn chán và trầm cảm, mặc dù trên thực tế, chứng trầm cảm có vẻ không nghiêm trọng ở các phi hành gia như ở những người lái tàu ngầm. Điều này có thể cho thấy bộ phận kiểm soát mặt đất đã hỗ trợ các phi hành gia đủ để họ không bị trầm cảm. Khi buồn chán, bạn có thể giết thời gian bằng phim ảnh và trò chơi. Bạn cũng có thể gọi điện cho gia đình khi thực hiện nhiệm vụ trên quỹ đạo, nhưng đối với những nhiệm vụ xa hơn, việc gọi điện thoại không hề dễ dàng. Ngay cả trên mặt trăng, giao tiếp cũng bị chậm ba giây, khiến việc trò chuyện trở nên cực kỳ khó khăn - khi bạn nghe được câu trả lời cho một câu hỏi, bạn đã nghĩ ra hai câu hỏi mới rồi. Trên sao Hỏa, sự chậm trễ sẽ mất khoảng 45 phút và bạn phải liên lạc qua email. Một số vấn đề có thể không dễ để dự đoán trước. Một là mùi. Một số miếng dán Velcro đã được gửi đến Trạm vũ trụ quốc tế để sử dụng để cố định các vật dụng. Nhưng trong không gian kín, mùi lạ của nó sẽ để lại cảm giác khó chịu trong cổ họng; vì vậy, tàu con thoi tiếp theo đã mang nó trở lại, nhưng quá trình này cũng mất vài tuần, và trạm vũ trụ không có cửa sổ để các phi hành gia có thể hạ xuống để lấy không khí trong lành.
Đó là một môi trường khắc nghiệt - trọng lực thấp, hành vi bị hạn chế và phải học cách chung sống với người khác trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng liên tục.
—Nick Kanas, nhà tâm lý học không gian
Hồ sơ: Nick Kanas
Nick Kanas, giáo sư tâm lý học tại Đại học California, San Francisco, đã nghiên cứu sức khỏe tâm thần của các phi hành gia trong 15 năm qua. Ông cũng là cố vấn cho Ủy ban Y học và Sinh học Vũ trụ về hành vi con người. Đặc biệt, ông nghiên cứu hành vi nhóm của các phi hành gia NASA và trạm vũ trụ Mir—cách họ tương tác với các phi hành gia khác, bộ phận kiểm soát mặt đất và gia đình của họ.
George Aldrich là chuyên gia về mùi hương của NASA, được mệnh danh là "chú chó thám tử". Trong nhiều năm qua, ông đã thử mùi ít nhất 700 sản phẩm và con số này vẫn không ngừng tăng lên. Giống như bất kỳ ai khác khi bị căng thẳng, sự thất vọng của các phi hành gia có xu hướng lây lan sang người khác. Giống như khi bạn bị sếp quát mắng ở cơ quan cả ngày, khi về nhà bạn có thể quát mắng vợ/chồng hoặc đá con mèo của mình. Khi các phi hành gia bị trầm cảm trên tàu vũ trụ, họ có thể hét vào bộ phận kiểm soát mặt đất, hoặc tệ hơn, trút giận lên gia đình họ ở quê nhà.
Người Nga và người Mỹ có hành vi hoàn toàn khác nhau trong không gian. Nếu một nhiệm vụ liên quan đến những người có nền văn hóa khác nhau, ngoài những hiểu lầm không thể tránh khỏi, những căng thẳng bất ngờ cũng có thể phát sinh. Tuy nhiên, một nhóm đa văn hóa cũng có thể rất hiệu quả. Khi máy bay Airbus A380 được sản xuất tại nhà máy Toulouse, các thành viên trong nhóm đến từ nhiều quốc gia khác nhau bao gồm Pháp, Đức, Tây Ban Nha và Vương quốc Anh. Các trưởng nhóm báo cáo rằng mặc dù họ nhận được cùng một khóa đào tạo kỹ thuật, nhưng họ tiếp cận vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau, điều này thường rất hiệu quả.
Không nên có nhóm thiểu số nào trong số các phi hành gia, nếu không một số người có thể bị cô lập, bắt nạt hoặc trêu chọc. Đây là những gì đã xảy ra khi một người Mỹ cùng hai người Nga lên trạm vũ trụ Mir. Vì vậy, một người Mỹ và sáu người Nga, hoặc một phụ nữ và tám người đàn ông, không nên được cử đi làm nhiệm vụ cùng nhau. Trong điều kiện lý tưởng, tỷ lệ nam nữ và tỷ lệ người thuộc các chủng tộc khác nhau nên gần bằng nhau, và tổng số người nên được kiểm soát ở mức 7 người. Khi số người là số lẻ, việc đưa ra quyết định bằng cách bỏ phiếu theo đa số sẽ có lợi.
Hoạt động ngoài xe
Các phi hành gia đôi khi rời khỏi tàu vũ trụ của mình để đi bộ ngoài không gian, được gọi là hoạt động ngoài tàu vũ trụ (EVA). Nhiều người mô tả đây là phần tuyệt vời nhất của chuyến du hành vũ trụ. Trong các hoạt động ngoài tàu vũ trụ, các phi hành gia phải mặc bộ đồ phi hành gia chịu áp suất, mang theo hệ thống hỗ trợ sự sống độc lập và hít thở oxy nguyên chất. Bộ đồ phi hành gia có kích thước lớn và khá cồng kềnh. Điều khó chịu nhất là đôi găng tay rất nặng và cứng. Sau khi đeo chúng trong vài giờ, tay bạn sẽ cảm thấy mỏi và đau, giống như bóp một quả bóng cao su liên tục trong nhiều giờ. Tuy nhiên, bạn sẽ được tận hưởng sự tự do khác thường, giống như đang ở trong hồ bơi mà không cần phải chèo thuyền. Thêm vào đó, quang cảnh ở đây vô cùng ngoạn mục – bạn có thể nhìn thấy một nửa châu Âu cùng một lúc, chỉ có 45 phút ban ngày và 45 phút ban đêm. Tuy nhiên, các phi hành gia ra khỏi tàu vũ trụ không chỉ để ngắm cảnh mà còn có nhiều nhiệm vụ khác nhau phải làm, đặc biệt là sửa chữa tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo hoặc các thiết bị như Kính viễn vọng Không gian Hubble (xem trang 64-65).
Nếu không có giường, mọi người thường thấy khó ngủ ngon. Các phi hành gia ngủ trong túi ngủ có dây hoặc túi võng, thường được buộc theo chiều dọc (so với "sàn") vào tường vì chúng chiếm ít diện tích hơn và khiến cơ thể mất khả năng định hướng. Một số tàu vũ trụ có giường tầng nơi các phi hành gia có thể ngủ ở giường tầng "trên" hoặc "dưới", và giường không cứng khi ở trạng thái không trọng lực. Trung bình, các phi hành gia ngủ ít hơn một giờ trên không gian so với trên Trái Đất.
Một số phi hành gia cảm thấy đặc biệt khó khăn khi mới trở về Trái Đất.
— Nick Kanas, nhà tâm lý học không gian
Tương lai của việc khám phá không gian của con người
Bước đầu tiên để con người khám phá vũ trụ đương nhiên là Mặt Trăng, và bước tiếp theo rõ ràng là Sao Hỏa. So với sao Kim, sao Hỏa ở xa Trái Đất hơn nhưng môi trường địa chất bề mặt lại tốt hơn nhiều. Con người luôn muốn đến sao Hỏa và tìm hiểu thêm về hành tinh đỏ, nhưng liệu điều đó có thể thực hiện được không?
Đầu tiên, phải mất khoảng tám tháng để đến sao Hỏa, và tất nhiên cũng mất khoảng thời gian tương tự để quay trở lại, cộng với việc các phi hành gia phải ở lại đó trong nhiều tháng, tổng cộng mất khoảng hai đến ba năm. Nếu có bảy phi hành gia cùng bay một lúc, lượng thức ăn, nước, oxy và các nhu yếu phẩm duy trì sự sống khác cần thiết trong thời gian đó sẽ rất lớn, và ngay cả Saturn V cũng chỉ có thể đưa một phần nhỏ trong số đó vào không gian. Tàu vũ trụ và các vật dụng hỗ trợ sự sống phải được lắp ráp trong không gian giống như Trạm vũ trụ quốc tế.
Vào tháng 1 năm 2007, phi hành gia người Mỹ Sunita L. Williams đã tham gia vào một nhiệm vụ hoạt động ngoài tàu vũ trụ trên Trạm vũ trụ quốc tế. Trong nhiệm vụ kéo dài bảy giờ, Williams đã cấu hình lại mạch làm mát cho một trong các mô-đun, sắp xếp lại các kết nối điện và cố định bộ tản nhiệt bên phải của giàn P6 sau khi nó được tháo ra.
Thứ hai, chưa có ai từng ở trong không gian lâu như vậy. Phi hành gia người Mỹ Sharon Lucid đã dành tổng cộng 188 ngày, tương đương sáu tháng, trên trạm vũ trụ Mir của Nga. Bà đã từng gửi email về nhà kể rằng mỗi Chủ Nhật, bà đều đi tất hồng và cùng ăn một bát thạch Jell-O với hai phi hành gia người Nga. Khiến các chuyên gia ngạc nhiên là khi cô cuối cùng trở về sau nhiệm vụ, cô đã có thể tự mình đi ra khỏi tàu con thoi. Nhà du hành vũ trụ người Nga Tiến sĩ Valeriy Polyakov đã dành 438 ngày trên trạm vũ trụ Mir từ tháng 1 năm 1994 đến tháng 3 năm 1995, lập kỷ lục về thời gian lưu trú liên tục dài nhất trong không gian. Trong không gian, ông tập thể dục từ 1,5 đến 3 giờ mỗi ngày và sau khi hạ cánh, ông có thể đi bộ đến một chiếc ghế gần đó. Ngày hôm sau, anh ấy đi chạy bộ. Dựa trên những trải nghiệm này, các phi hành gia vẫn có thể đi lại khi đến sao Hỏa sau hành trình 8 tháng trong không gian, nhưng tình trạng của họ sẽ thế nào khi trở về Trái Đất?
Thứ ba, tuổi thọ của con người rất ngắn. Chuyến thám hiểm sao Hỏa kéo dài ba năm, mặc dù là hành trình dài của con người, nhưng chỉ bằng một phần mười bốn thời gian của Sứ mệnh liên sao Voyager. Voyager vẫn hoạt động 42 năm sau khi phóng.
Thứ tư, chi phí quá cao. Là một phần của Chương trình Aurora, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) có kế hoạch thực hiện một loạt các sứ mệnh thám hiểm sao Hỏa với mục tiêu cuối cùng là hoàn thành sứ mệnh thám hiểm có người lái vào năm 2030. NASA cũng đã ám chỉ về một sứ mệnh có người lái lên sao Hỏa, nhưng vẫn chưa có thông báo chính thức nào. Nhà khoa học thể thao người Anh Adam Hawkey tin rằng nếu các phi hành gia đến được sao Hỏa, họ sẽ chạy thay vì đi bộ. Lực hấp dẫn của sao Hỏa chỉ bằng một phần ba lực hấp dẫn của Trái Đất, tương đương với việc bước trên lò xo. Vào thời điểm này, chạy bộ sẽ hiệu quả hơn đi bộ.
Năm 1998, kỹ sư hàng không vũ trụ người Mỹ Robert Zubrin đã đồng sáng lập Hiệp hội Sao Hỏa, một tổ chức chuyên thúc đẩy ý tưởng khám phá và định cư trên Sao Hỏa của con người. Bước đầu tiên họ hình dung được gọi là kế hoạch "Trực tiếp tới Sao Hỏa": đầu tiên là gửi một "tàu con thoi sao Hỏa-Trái Đất" không người lái hạ cánh xuống Sao Hỏa. Nó sẽ vận chuyển một lò phản ứng hạt nhân nhỏ, một nhà máy hóa chất nhỏ và một trạm cung cấp hydro, nơi sẽ kết hợp hydro với carbon dioxide trong bầu khí quyển sao Hỏa để tạo ra mê-tan và oxy. Điều này sẽ cung cấp nhiên liệu cần thiết cho các phi hành gia, những người sau đó sẽ di chuyển cùng Đơn vị cư trú trên sao Hỏa (MHU) trong các chuyến hành trình tiếp theo.
Hiệp hội Sao Hỏa cũng vận hành Trạm nghiên cứu tương tự Sao Hỏa (MARS), nơi thử nghiệm việc sử dụng các đơn vị sống trên Sao Hỏa bằng cách mô phỏng các điều kiện môi trường trên Sao Hỏa. Một trong những trạm nghiên cứu nằm ở sa mạc Utah. Đây là tòa nhà hình tròn hai tầng có khu vực nghỉ ngơi và sinh hoạt cho sáu người ở tầng hai và khu vực làm việc mở ở bên dưới. Ngoài ra còn có một "phòng cách ly chênh lệch áp suất" trong trạm nghiên cứu, nơi những người tham gia dành 5 phút "giải nén" trước khi vào sa mạc để tham gia "các hoạt động ngoài xe". Ở sa mạc, họ mặc bộ đồ phi hành gia đầy đủ, có cả găng tay, mũ bảo hiểm và ba lô, và mô phỏng công việc của các phi hành gia - thu thập mẫu đá, tìm kiếm dấu hiệu của nước, v.v. Họ cũng muốn hiểu động lực của nhóm: Số lượng người tối ưu trong nhóm là bao nhiêu? Sau hai hoặc ba tuần ở cùng một tòa nhà, mọi người hòa nhập thế nào?
Liệu việc con người bay vào vũ trụ có ý nghĩa gì không? Một mặt, con người giỏi hơn robot trong việc sử dụng trí thông minh của mình để đưa ra quyết định, phát hiện các vấn đề tiềm ẩn và sửa lỗi. Mặt khác, việc duy trì mạng sống con người rất tốn kém: thức ăn, nước, không khí, giấc ngủ - robot không cần những thứ này. Buzz Aldrin, người đã đặt chân lên mặt trăng, tin rằng con người nên "mạnh dạn làm điều đó..." và khi được hỏi tại sao, ông nói rằng ông tin Đấng Tạo Hóa muốn chúng ta làm như vậy.
Về tác giả
【Anh Quốc】Adam Hart-Davis
Nhà khoa học, nhà văn, nhiếp ảnh gia người Anh và là người dẫn chương trình truyền hình nổi tiếng của BBC. Ông nhận bằng thạc sĩ và tiến sĩ từ Đại học Oxford và Đại học York, và làm biên tập viên sách khoa học tại Nhà xuất bản Đại học Oxford.
【Anh】Paul Bader
Nhà sản xuất điều hành của phim tài liệu "Giới thiệu về vũ trụ: Cách nhìn thế giới" của BBC.
