© hiepkhachquay Trang 1/10 Nền vật lí trên không gian Bruce Dorminey Đã từng là chất liệu cho truyện khoa học viễn tưởng, Trạm Không gian quốc tế (ISS) mang lại một nơi thử nghiệm độc nhất vô nhị cho vật lí học trong các điều kiện vi hấp hẫn. Hơn nữa, như Bruce Dorminey mô tả, các thí nghiệm tiến hành trên ISS đang đặt nền móng cho các sứ mệnh có người lái lên sao Hỏa và vươn xa hơn nữa. Cứ lũy tiến dần theo hàm mũ, những tai họa do các trục trặc kĩ thuật và sau chừng 7 năm hoạt động dưới lịch biểu, các nhà phê bình luôn tìm thấy Trạm Không gian quốc tế (ISS) là một mục tiêu dễ dàng để tấn công. Kể từ khi NASA lần đầu tiên bắt đầu đề cập đến nguyên mẫu đầu tiên của trạm cách đây chứng 25 năm, nhiều nhà thiên văn vật lí và hành tinh học đã xem ISS là “chú voi trắng” quỹ đạo đã hút hết các nguồn quỹ tài trợ cho các sứ mệnh không gian mang tính phiêu lưu khoa học hơn. Nhưng như thế là đã phớt lờ đi tầm quan trọng của việc có một trạm không gian có con người điều khiển thường xuyên. Trong khi các tổ hợp lắp ghép, các giàn khung ngoài và các tấm pin Mặt Trời khó mà giống với cái bánh xe quay tráng lệ của Arthur C Clarke hồi năm 2001: A Space Odyssey , trạm không gian quốc tế là sản phẩm của sự truy tìm của loài người cho cả một cuộc sống tốt hơn ở đây trên Trái Đất này và cảm giác bẩm sinh thích phiêu lưu mạo hiểm. Ra đời một phần tư thế kỉ sau khi Liên Xô phóng vệ tinh Sputnik 1, ISS đã trở nên quá lỗi thời đối với hỗn hợp các thiết kế dành cho những trạm không gian đã lên kế hoạch trước đây nhưng không thực hiện được. Chúng bao gồm Trạm không gian tự do của Mĩ, Mir-2 của Nga, và tổ hợp nghiên cứu Colombus đơn độc của Cơ quan không gian châu Âu (ESA). © hiepkhachquay Trang 2/10 Ngày nay, là một dự án hợp tác của Mĩ, Nga và châu Âu, Trạm không gian quốc tế nằm ở độ cao 370 – 460 km, quay cùng hướng với chuyển động quay của Trái Đất. Nó mang lại một môi trường độc nhất vô nhị để nghiên cứu tự nhiên ở mức hấp dẫn thấp – từ sự chảy của các chất lưu cho tới sự tăng trưởng của tinh thể. Ngoài ra, ISS còn tỏ ra là một “con tàu nghiên cứu” từ đó con người có thể tự phóng mình ra xa vào trong hệ Mặt Trời. Điều đó sẽ được thực hiện nếu như các yếu tố mang tính “Trái Đất” hơn như tiền bạc và nền chính trị thế giới không gặp phải các trở ngại. Nền khoa học mang tính chính trị Từ khi khởi phát, các nhà phê bình của nền chính trị không gian Mĩ đã chọn ISS là một đột phá vào nền chính trị thời hậu Chiến tranh Lạnh, chứ không thực sự là một công việc khoa học mang tính quốc tế. Như nhà hành tinh học Wendell Mendell tại Trung tâm Không gian Johnson của NASA ở Houston giải thích, “Chương trình không gian NASA là một công trình điểu khiển công nghệ để khám phá điều chưa biết. Nhưng vì nó là một bộ phận của chính phủ Mĩ, nên nó cũng là một thực thể chính trị. Trừ ở chỗ là NASA muốn xây dựng một trạm như thế, theo ý nghĩ riêng của tôi thì trạm không gian không được ủng hộ lắm. Nó là một quá trình phải qua ủy ban nhất trí, nên suốt nhiều năm đã có nhiều nghiên cứu cuối cùng bị loại bỏ”. Một khi được lắp ghép vào ISS vào cuối năm nay, tổ hợp nghiên cứu Colombus của Cơ quan Không gian châu Âu - dài 7 m, đường kính 4,5 m và có khối lượng trên 10 000 kg - sẽ mang lại không gian rộng hơn để tiến hành các thí nghiệm vi hấp dẫn. Một khi ISS đạt tới trạng thái “lắp ghép xong hoàn toàn” vào năm 2010 – công việc đã bắt đầu lên lịch trình hồi năm 2003 – một phi hành đoàn thường trực sáu người sẽ ở trong thể tích điều áp 935 m 3 lưu trú trong sáu tháng. Thể tích đó gấp khoảng bốn lần trạm không gian Mir của Nga, trạm đã được con người điều khiển liên tục trong hầu như suốt 10 năm trước khi buộc phải cho rơi vào bầu khí quyển hồi năm 2001, và gấp chừng năm lần kích thước của trạm Skylab hồi thập niên 1970 của NASA. Theo số liệu không chính thức, chi phí của NASA chi cho ISS tổng © hiepkhachquay Trang 3/10 cộng là 100 tỉ đôla – tính cả cho những năm tháng lên kế hoạch và xây dựng của nó. Tuy vậy, quỹ tài trợ cho ISS được đảm bảo đến năm 2016 và rất có thể trạm sẽ hoạt động cho tới ít nhất là năm 2020. Cuối năm 1998, Nga đã phóng tổ hợp đầu tiên của ISS lên quỹ đạo Trái Đất tầng thấp và mọi thứ có vẻ đang được triển khai đúng như lịch định. Nhưng với sự mất mát năm 2003 của tàu con thoi Columbia và phi hành đoàn bảy người của nó, Quốc hội Mĩ đã tranh cãi liệu các nhà du hành vũ trụ có nên tiếp tục mạo hiểm mạng sống của mình trong các chuyến bay không gian hay không, sau đó NASA cần phải chứng minh rằng sự mạo hiểm là tương xứng với lợi ích thám hiểm và khoa học. Trong khi ISS có thể có một mục tiêu cao quý, nhưng nó có thật sự thúc đẩy sự nhảy vọt của việc thám hiểm theo truyền thống như, ví dụ, chương trình Apollo đã đưa chúng ta lên cung trăng hồi gần 40 năm về trước ? Mặc dù hình như nền công nghiệp vũ trụ đã bị kích thích về ISS, nhưng nhiều người say mê các chuyến bay có người lái – từ các nhà nghiên cứu trong chính các cơ quan không gian cho tới những người ái mộ không gian trong công chúng – vẫn xem nó là một sự xao lãng khỏi những sứ mệnh khoa học táo bạo hơn. Như vậy, nếu bản thân ISS không thật sự mở rộng các ranh giới, thì các đối tác quốc tế của nó có hai sự chọn lựa: hoặc là cùng nhau bỏ rơi nó, hoặc là kiên nhẫn và sử dụng nó làm điểm nhấn cho việc nghiên cứu làm thế nào thu được những sứ mệnh mặt trăng có người lái trong thời gian dài và những sứ mệnh liên hành tinh. May thay, họ đã chọn phương án thứ hai. Bữa tối trên cao ISS không những cho chúng ta biết rất nhiều về hoạt động của các chuyến bay có người điều khiển mà, như Mendell chỉ rõ, còn cho thấy các tai họa một cách chi tiết. “Ngày nay người ta nói rất nhiều về vấn đề chất thải và xếp gọn hàng hóa vì trước đây chẳng ai nghĩ tới những điều đó cả”, ông nói. “Toàn bộ ý kiến là làm sao con người sinh hoạt được trong những điều kiện cách li trong không gian suốt quãng thời gian dài là một thành phần nghiên cứu quan trọng trên ISS”. Một trường hợp cần lưu ý: sau khi các nhà du hành vũ trụ trên ISS dùng bữa với những món ăn quỹ đạo yêu thích của họ - gồm cocktail tôm, cánh gà và ức cừu nướng trộn với nước chanh – trạm điều khiển mặt đất yêu cầu họ phải bỏ ra ít nhất 1,5 giờ tập những bài tập đối kháng. Cũng như việc giữ cho cơ tim của các nhà du hành hoạt động tối ưu, việc luyện tập thân thể với cường độ cao ngăn chặn sự suy yếu xương do con người phải sống trong điều kiện vi hấp dẫn (tức là trạng thái trong đó lực hấp dẫn hầu như không thể nhận ra được và trên thực tế giống như tình trạng không trọng lượng). Trong môi trường hấp dẫn thấp như thế, các nhà du hành vũ trụ có thể bị mất tới 2% cấu trúc xương của họ hàng tháng. Không ai biết chính xác tại sao lại xảy ra điều này, nhưng người ta cho rằng sự thiếu sức căng hấp dẫn tác dụng lên cấu trúc xương chẳng biết vì lí do gì đã làm chậm việc sản sinh các nguyên bào xương. Nếu các chuyến thám hiểm có người điều khiển đến sao Hỏa là có thể thực hiện được, thì các nhà sinh vật học không gian còn phải giải quyết những vấn đề rất cơ bản có liên quan tới trạng thái không trọng lượng dài ngày. Như vậy, theo lịch trình làm việc năm ngày một tuần đều đặn của họ, các thành viên phi hành đoàn trên © hiepkhachquay Trang 4/10 ISS bỏ ra nhiều thời gian của mình giúp các nhà nghiên cứu dưới mặt đất tiến hành hàng trăm thí nghiệm vi hấp dẫn. Chiếc máy dao động tự do cho phép các thành viên phi hành đoàn ISS giữ lại khối lượng xương và cơ mà không làm ảnh hưởng tới cấu trúc của trạm. Khoảng 200 thí nghiệm đã được thực hiện trên trạm không gian hoặc vẫn đang được triển khai, và ít nhất là 500 thí nghiệm nữa đã được lên kế hoạch cho 5 năm tới. Chúng bao gồm từ các quan sát Trái Đất để chứng tỏ giá trị của công nghệ đối với công nghiệp, bao gồm các nghiên cứu về tác động của vi hấp dẫn lên sinh lí động vật, thực vật và con người. Như thế, những thí nghiệm này đã và đang được thực hiện trên môđun dịch vụ của Nga và phòng lab nghiên cứu Destiny của Mĩ. Tuy nhiên, tàu con thoi không gian đã được lên lịch trình để triển khai phòng thí nghiệm Colombus của ESA trong tháng 12 năm nay và môđun nghiên cứu Kibo của Nhật vào tháng 4 năm 2008. Ngoài ra, Nga hi vọng sẽ phát triển và triển khai một môđun nghiên cứu có lẽ vào năm 2011. Mỗi đối tác của ISS chịu trách nhiệm lựa chọn (và tài trợ) các thí nghiệm riêng của mình, thường bắt đầu với một số loại tiến trình kiểm chứng để cân đong giá trị của từng đề xuất khoa học. Chúng có thể tiến hành ở bất kì đâu từ 6 tháng đến 8 năm trước khi những đề xuất này cuối cùng được thực hiện trên quỹ đạo Trái Đất. Trong khi đa số các thí nghiệm không yêu cầu nhiều sự thu hút tâm trí từ phía các nhà du hành, các thành viên phi hành đoàn thường phải khởi động và kết thúc thí nghiệm cũng như ghi lại kết quả bằng hình ảnh kĩ thuật số và video dùng để phân tích dưới đất sau này. Nhưng cho dù rằng nhiều nhà du hành đã có học vị tiến © hiepkhachquay Trang 5/10 sĩ về một chuyên ngành khoa học nào đó, họ luôn luôn rất thoải mái với tính khắc nghiệt của công tác nghiên cứu khoa học. Được nuôi dưỡng bằng thí nghiệm Gần đây, phần nhiều sự tập trung của các thí nghiệm ISS hạn chế với những công nghệ sẽ giúp loài người khám phá xa hơn bên ngoài mặt trăng cho tới sao Hỏa, ví dụ như các thí nghiệm kiểm soát nhiên liệu tàu vũ trụ. “Ngay sau Sputnik, NASA đã nhận thức được rằng khi lực hấp dẫn thay đổi thì nhiên liệu lỏng cũng bắt đầu hành xử khác đi”, Mark Weislogel, một kĩ sư cơ học tại trường đại học Portland ở Oregon nói. “Các viên kĩ sư Apollo đã triển khai các thiết kế của họ khi không hề có sự trợ giúp của các phép kiểm tra vi hấp dẫn dài ngày. Họ đã đưa ra một loạt quyết định tuyệt vời, nhưng mặt khác họ đã có một sự may rủi. Tuy nhiên, với nhiều trải nghiệp hấp dẫn thấp hơn nữa, chúng ta có thể cải thiện độ tin cậy của các hệ thống và làm giảm khối lượng chung của một con tàu vũ trụ cho trước”. Các thí nghiệm dòng mao dẫn thực hiện trên ISS có thể đưa đến các hệ thống điểu khiển nhiên liệu tốt hơn cho tàu vũ trụ, chúng sẽ quan trọng cho các sứ mệnh liên hành tinh trong tương lai. Việc tìm hiểu xem chất lỏng xử sự như thế nào trong điều kiện không có lực hấp dẫn là yếu tố sống còn khi điều khiển các bể nhiên liệu tàu vũ trụ. Nhưng nó cũng thật quan trọng đối với các hệ thống duy trì sự sống, việc vứt bỏ chất thải lỏng, xử lí nước, làm lạnh bằng nhiệt và có khả năng là cả những máy phát điện tuabin quay đặt trên không gian. Vào năm 2004, Weislogel là nhà nghiên cứu chính về một loạt thí nghiệm dòng mao dẫn trên ISS, trong đó ông và các cộng sự của mình đã nghiên cứu xem lực căng bề mặt mao dẫn điều khiển chất lỏng như thế nào cả trên không gian và trên mặt đất. Để nghiên cứu lực mao dẫn trên không gian, các nhà du hành ISS sử dụng video số hóa ghi lại sự chuyển động của dầu silicone chứa trong 6 lọ kiểm tra 2 kg. Dữ liệu hiện đang được phân tích bởi các nhà nghiên cứu ở mặt đất. “Giả sử bạn vừa mới phóng thích một trong những tầng trên của tên lửa của bạn và bây giờ bạn đang lênh đênh trong môi trường hấp dẫn thấp”, Weislogel nói. “Đó là khoảng thời gian đốt tên lửa tiếp theo, nhưng nếu bể chứa không đầy thì bạn © hiepkhachquay Trang 6/10 sẽ không biết khối chất lỏng nằm ở đâu trong đó. Nếu động cơ cháy, và chất lỏng không thoát ra ngoài thì bạn gặp trục trặc lớn”. Nói cách khác, nếu vi hấp dẫn làm thay đổi vị trí của nhiên liệu trong bể chứa, mà trong một số thiết kế tàu vũ trụ chúng phải được trộn với tỉ lệ chính xác từ hai thành phần nhiên liệu tách biệt, thì động cơ có thể không cháy và bể nhiên liệu có thể còn bị hỏng. Những kịch bản như thế có thể làm cho phi thuyền mất mục tiêu, có khả năng dẫn tới những hệ quả thảm khốc. Bể nhiên liệu có xu hướng hình cầu để làm cho chúng càng mạnh càng tốt. Nhưng ngay cả với những thiết kế tốt nhất hiện nay, thì lực hấp dẫn thấp có thể đóng vai trò phá hoại khi nó làm bố trí lại nhiên liệu bên trong bể chứa. Để tránh vấn đề này, các nhà thiết kế thường sử dụng các dụng cụ chống xô đẩy phức tạp hay các màng ngăn để đưa nhiên liệu vào vị trí tối ưu của nó, vị trí đó luôn luôn ở gần bơm nhiên liệu. Tuy nhiên, nếu một dụng cụ kỉ nguyên Apollo thất bại, thì động cơ có thể bị hỏng hoàn toàn – có thể gây phiền phức cho khả năng điều khiển quay về Trái Đất an toàn của sứ mệnh. Thí nghiệm dòng mao dẫn của Weislogel và các cộng sự có thể làm giảm những nguy cơ như thế. Chẳng hạn, nếu hệ thống nhiên liệu chính thất bại, thì việc sử dụng tốt hơn lực mao dẫn có thể đảm bảo rằng ít nhất thì một số hệ thống làm lạnh và hệ thống khác của phi thuyền có thể vẫn hoạt động tốt, cho dù là ở mức độ giảm sút Nếu các bơm nhiên liệu hỏng không làm kết thúc hoàn toàn sứ mệnh, luôn luôn có mối đe dọa cho các nhà du hành đến từ bức xạ Mặt Trời cấu thành từ các proton năng lượng rất cao hay bức xạ nền ion nặng đến từ các tia vũ trụ thiên hà (GCR). Cụ thể là bản chất ion hóa cao của GCR có thể làm cho protein trong tế bào cơ thể người bị vỡ ra, làm tăng nguy cơ phá hủy mô và ung bướu. Trong khi từ trường của Trái Đất đã bảo vệ các phi hành gia ISS khỏi phần nhiều hoạt động của Mặt Trời, nhưng sự bảo vệ này sẽ không còn đối với các sứ mệnh liên hành tinh có người lái. Frank Cucinotta, một nhà sinh vật bức xạ học và là nhà khoa học chính trong Chương trình Nghiên cứu Bức xạ của NASA tại Trung tâm Không gian Johnson, nói rằng chúng ta đã tiến một bước dài trong sự hiểu biết của mình về mối hiểm họa bức xạ kể từ thời Yuri Gagarin, người đầu tiên bay vào vũ trụ năm 1961. “Ngày nay chúng ta biết rõ bức xạ truyền qua các chất [cả chính con tàu vũ trụ và quần áo của nhà du ành] và mô như thế nào”, ông nói. “Bằng cách nghiên cứu cơ chế phá hủy, chúng ta sẽ có thể phát triển các biện pháp đối phó mang tính sinh vật học, ví dụ như các chất chống oxi hóa, sử dụng thuốc và liệu pháp gen”. Thí nghiệm trên ISS Matroshka-2 (MTR-2), theo sau từ thí nghiệm trước đó gọi là Matroshka-1, được thiết kế để lần theo các luồng bức xạ cả bên trong lẫn bên ngoài trạm không gian. MTR-2 sử dụng tượng bán thân người mô phỏng nhại lại thịt người và các cơ quan nội tạng. “Hình nộm ma” này được gắn các dụng cụ đo để đo thông lượng bức xạ đến, sau đó có thể đem so sánh với các mô hình bức xạ không gian mới nhất để ước định tốt hơn nguy cơ thật sự đối với con người. Nhà nghiên cứu chính của MTR-2 Guenther Reitz, người đứng đầu khoa sinh vật học bức xạ tại Trung tâm Không gian vũ trụ Đức ở Cologne, nói rằng thông lượng phơi ra trước tia vũ trụ bên ngoài ISS đã “vượt quá ước tính” trong quá khứ. Ông và các đồng sự của mình, những người hiện đang viết một bài báo tóm tắt các © hiepkhachquay Trang 7/10 kết quả của họ cho tờ Nature, được khích lệ bởi những kết quả ban đầu của họ. Trong khi mọi con người có độ nhạy cảm khác nhau đối với bức xạ, Reitz nói rằng có thể có những cách, tuy mang tính vị lai, khai thác các đặc điểm di truyền chống bức xạ để giúp làm cho các nhà du hành vũ trụ bớt bị tổn thương với bức xạ xung quanh trong không gian. Ông nói rằng tia vũ trụ là một nguy cơ cao, nhưng chúng sẽ không khiến cho con người dừng việc tiến hành những chuyến thám hiểm giữa các vì sao nằm bên ngoài điểm dừng hệ Mặt Trời của chúng ta. Hình nộm MTR-2 trên ISS được gắn các máy đo liều lượng bức xạ cho phép các nhà nghiên cứu tiếp cận với mối hiểm họa bức xạ trong không gian. Phá vỡ định luật thứ hai Mặc dù ISS có lợi cho việc nghiên cứu tác động sinh vật học của sự sống trong quỹ đạo Trái Đất tầng thấp, nhưng các điều kiện vi hấp dẫn trên trạm không gian cũng mang lại một nơi thích hợp quan trọng cho nghiên cứu chất lỏng và vật liệu học. Một thí nghiệm như thế khảo sát một trong những nguyên lí cơ bản nhất của chương trình vật lí bậc học phổ thông: đó là nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học, nguyên lí phát biểu rằng entropy (số đo mức độ mất trật tự) luôn luôn tăng khi một hệ biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác. Khi một tinh thể hình thành trong điều kiện vi hấp dẫn, các hạt riêng lẻ trong hệ có mức độ dao động tự do hơn so với tình hình trên mặt đất. Như vậy, trong không gian, một cấu trúc có trật tự có thể, có phần nào đó không bình thường, phát sinh từ một trạng thái có entropy cao hơn. “Hãy đưa các chất keo [các vi hạt lơ lửng trong chất lỏng] lên không gian”, William Meyer, một nhà khoa học quyền lực tại Trung tâm Chất lỏng và Chất đốt quốc gia tại Trung tâm nghiên cứu Glenn của NASA ở Cleveland nói, “và bạn sẽ tự động lấy mất đi sự lắng đọng và ép chặt của hấp dẫn”. © hiepkhachquay Trang 8/10 Điều này có thể có những hệ quả nổi bật. Như nhà nghiên cứu chính trong chương trình đưa nền vật lí chất keo vào một thí nghiệm không gian, hồi năm 2004, nhà vật lí David Weitz thuộc trường đại học Harvard và các đồng sự của ông đã sử dụng kĩ thuật chất keo để nghiên cứu động lực học vi hấp dẫn của polymethyl methacrylate – một dạng hạt của thủy tinh Plexi – nổi lơ lửng trong một dung môi hữu cơ. Họ nhận thấy các cấu trúc dạng tinh thể lỏng có thể hình thành trên ISS có trật tự hơn và lớn hơn so với trên Trái Đất vì các hạt có thể vẫn nổi vô hạn định trong điều kiện vi hấp dẫn. Điều này hóa ra dẫn tới chỗ các tinh thể có thể làm nhiễu xạ ánh sáng hiệu quả hơn, có khả năng mang tới các “gương hoàn hảo”. Một ứng dụng rõ ràng hướng về phía mặt đất của gương hoàn hảo là trong truyền thông sợi quang. Ví dụ, nếu một lớp tráng gương hoàn hảo có thể được phát triển, nó có thể ngăn chặn sự mất mát tín hiệu trong cáp sợi quang, nhất là khi những tín hiệu như thế (tức là ánh sáng) buộc phải ngoặt cua nhọn. Hiện nay, việc chuyển mạch sợi quang được thực hiện bằng điện tử bằng cách ban đầu chuyển hóa ánh sáng thành dòng điện, xử lí tín hiệu và sau đó chuyển hóa nó trở lại thành các photon. Nhưng theo Meyer, những dụng cụ như thế - chẳng hạn chế tạo trên cơ sở “gương một khe photon” – sẽ cho phép cùng lượng ánh sáng để điều khiển nhiều thông tin hơn rất nhiều lần và như thế có khả năng làm cho truyền thông sợi quang hiệu quả hơn nhiều. Các thí nghiệm trên ISS về chất keo có thể đưa đến những chất liệu có tính chất quang độc nhất vô nhị. Một ứng dụng kém mang tính công nghệ cao hơn, nhưng có lẽ gây ngạc nhiên nhiều hơn, của các thí nghiệm thủy tinh Plexi của Weitz và các cộng sự có thể tìm thấy trong các sản phẩm giặt rửa. Nếu như các nhà chế tạo bột giặt và cả một số loại thực phẩm có sự hiểu biết tốt hơn về quãng đời tự sinh của một sản phẩm cho trước (thường bị chi phối bởi tốc độ co hấp dẫn của nó), thì kiến thức đó có khả năng giúp họ tiết kiệm được hàng triệu đôla. Ví dụ, Weitz nói ít nhất thì một nhà chế tạo chất tẩy rửa chuyên nghiệp ở Mĩ cũng sẽ thích làm cho chất làm mềm vải hiện nay của nó giàu polymer hơn sao cho vải vóc có cảm giác mềm hơn. Nhưng © hiepkhachquay Trang 9/10 hàm lượng polymer cao hơn thỉnh thoảng có thể làm cho sản phẩm kém ổn định hơn. Như vậy, một mục tiêu của nghiên cứu trên ISS của Weitz đơn giản là làm sao tránh được tính không ổn định của sản phẩm, đồng thời kéo dài thời gian tự sinh của một sản phẩm cho trước. Nhưng Weitz cũng hứng thú với việc chế tạo các chất liệu có thể tồn tại trong những khoảng thời gian dài trong môi trường hấp dẫn thấp – các chất đó sẽ cần thiết để đảm bảo cho các sứ mệnh liên hành tinh thành công. “Chúng tôi trộn các hạt chất keo này với một số polymer và nhìn thấy hành vi tương tự như dầu và nước trong đĩa rau trộn”, ông nói. “Điều đó giúp chúng tôi hiểu được sự ổn định của các sản phẩm thông dụng hàng ngày và lí do tại sao mọi thứ vẫn bền vững. Nếu chúng ta thật sự nghiêm túc muốn đi lên sao Hỏa, thì chúng ta phải có sự hiểu biết tốt hơn xem mọi thứ vốn bình thường ổn định trên Trái Đất có còn ổn định nữa trong không gian hay không”. Từ chất tẩy rửa đến sao Hỏa Thật trớ trêu, hành trình dài hơi từ quỹ đạo Trái Đất đến Hỏa tinh cuối cùng có thể bắt đầu khi tàu con thoi không gian không còn được sử dụng vào năm 2010. Đấy là do nó được thay thế bởi Crew Exploration Vehicle (CEV) của NASA, hiện đang được lên lịch trình phóng lên quỹ đạo vào năm 2014 bằng tên lửa Ares 1 dự kiến của NASA. CEVsẽ có khả năng chuyên chở một phi hành đoàn 6 người lên ISS và quay về. Và cả CEV và Automated Transfer Vehicle (ATV) của ESA sẽ được sử dụng để cung cấp hàng hóa cho trạm. Hiện nay, phi thuyền Progress không người lái của Nga đảm nhận vai trò phương tiện cấp dưỡng cho ISS, còn Nhật Bản cũng đang lên kế hoạch một phi thuyền cung cấp robot - H-II Transfer Vehicle (HTV) – sẽ phóng lên trong năm 2009. Sau đó, NASA cũng có kế hoạch sử dụng CEV đưa các nhà du hành trở lại mặt trăng – sứ mệnh hiện được lên đề án vào năm 2020 – cùng với một sứ mệnh lên sao Hỏa trong chừng vài năm tới. Kế hoạch Apollo ban đầu của NASA được lập ra cho mặt trăng hồi giữa và cuối thập niên 1970. Ai có thể đoán biết được 30 năm sau kể từ đấy, cơ quan không gian Mĩ lại phải chật vật với việc làm chủ công nghệ chỉ để quay trở lại bề mặt mặt trăng một lần nữa ? Tuy nhiên, nếu hành tinh đỏ vẫn là mục tiêu thật sự của NASA, thì ISS sẽ tiếp tục mang lại những cái lợi không thể sờ thấy được đơn giản dưới dạng hiểu hơn nữa về tính thất thường của các chuyến bay không gian dài ngày. Chẳng hạn, các nhà du hành trên hành trình của họ đến Hỏa tinh, sẽ cần phải tự trị và tháo vát hơn vì những người điều khiển ở mặt đất sẽ không thể theo dõi và giám sát họ ngay tức thời được. “Thật giống như việc truyền thông ở Nam Cực trong thời đại điện báo”, Mendell nói. “Các sứ mệnh đó sẽ vẫn cần một phòng phản hồi, nhưng chúng ta phải tính toán làm thế nào thực hiện nó khác đi”. ISS đã giúp cho các nhà lập kế hoạch dài hơi xử lí những vấn đề thực tế như thế, nhưng nó đang được thực hiện từ quỹ đạo quanh Trái Đất. Nửa thế kỉ sau khi phóng Sputnik 1, chúng ta có thể nói gì về ISS và sự cư ngụ trong không gian của con người trong tương lai ? Năm 2001 hình tượng của Arthur C Clarke đã qua lâu rồi, nhưng người ta vẫn không thấy kịch bản lớn của Stanley Kubrick về các sứ mệnh liên hành tinh đầy tham vọng và những hành trình ngang dọc hàng ngày đến bề mặt mặt trăng xuất hiện. Cho đến nay, mặc dù loài người vẫn bị khiển trách đã làm hoang phí thời huy hoàng trong quá khứ của mình © hiepkhachquay Trang 10/10 chỉ vì nền chính trị không gian đôi khi không đâu vào đâu, nhưng chúng ta có thể cám ơn rằng ít nhất thì những chương mới trong lịch sử của những chuyến bay có người lái vẫn tiếp tục được viết lên. Hiện chúng ta đang sử dụng ISS để lên kế hoạch cho những bước tiếp theo của mình tiến ra vào thế giới chưa biết. Với mặt trăng là một trạm dừng chân, điểm dừng thứ nhất sẽ là Hỏa tinh. Và vì vai trò của nó trong việc dạy cho chúng ta biết cách đi tới đấy và quay về, nên ISS đang tỏ ra thật sự là khả năng cầu may. Một khi tàu con thoi ngừng sử dụng vào năm 2010, Crew Exploration Vehicle của NASA – phóng vào năm 2014 – sẽ là lộ trình chính của chúng ta trong quỹ đạo Trái Đất. Bruce Dorminey là một nhà báo chuyên viết về khoa học của Mĩ và là tác giả quyển sách Distant Wanderers: The Search for Planets beyond the Solar System (Springer, New York). hiepkhachquay dịch (theo Physics World Online, tháng 10/2007) An Minh, 07/10/2007 17:05:33 Tài liệu download tại http://www.thuvienvatly.com . 1/10 Nền vật lí trên không gian Bruce Dorminey Đã từng là chất liệu cho truyện khoa học viễn tưởng, Trạm Không gian quốc tế (ISS) mang lại một nơi thử nghiệm độc nhất vô nhị cho vật lí học trong. những hệ quả nổi bật. Như nhà nghiên cứu chính trong chương trình đưa nền vật lí chất keo vào một thí nghiệm không gian, hồi năm 2004, nhà vật lí David Weitz thuộc trường đại học Harvard và. không gian cũng mang lại một nơi thích hợp quan trọng cho nghiên cứu chất lỏng và vật liệu học. Một thí nghiệm như thế khảo sát một trong những nguyên lí cơ bản nhất của chương trình vật lí