Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) dự kiến ngừng hoạt động vào năm 2030, nhiều quốc gia và các công ty vũ trụ thương mại đang lên kế hoạch triển khai các trạm kế nhiệm của riêng mình. Trong đó có Trung Quốc, quốc gia có kế hoạch tăng gấp đôi kích thước trạm vũ trụ Tiangong trong những năm tới và Trạm Vũ trụ Bharatiya Antariksh (BAS) do Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO) đề xuất, với mô-đun đầu tiên dự kiến được phóng vào năm 2028. Bên cạnh đó còn có các dự án tư nhân như Orbital Reef của Blue Origin, LOOP của Airbus, Trạm Axiom, Haven-1 của Vast và trạm của Starlab Space.
Cơ quan vũ trụ Nga (Roscosmos) cũng có kế hoạch xây dựng một trạm vũ trụ kế nhiệm, mặc dù kế hoạch này đã có những thay đổi trong vài năm qua. Theo Arstechnica: “Nga sắp làm điều "kiểu Nga" nhất từ trước đến nay”.
Câu 1: Công ty tên lửa nhà nước Nga nào đã đăng ký bằng sáng chế cho trạm vũ trụ tạo trọng lực nhân tạo, nhằm bảo vệ sức khỏe phi hành gia khỏi các vấn đề như mất cơ bắp và loãng xương do tiếp xúc lâu dài với môi trường không trọng lực?
A. Roscosmos, tập trung vào các sứ mệnh khám phá Mặt Trăng.
B. Energia, với thiết kế modul quay để mô phỏng lực ly tâm.
C. RSC, chuyên phát triển tàu vũ trụ Soyuz thế hệ mới.
D. Khrunichev, chuyên lắp ráp các khối modul cho ISS.
Giải thích:
Bằng sáng chế này được đăng ký bởi Energia, công ty tên lửa nhà nước Nga, đánh dấu bước chuyển hướng của Nga sau khi kỷ nguyên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) kết thúc vào năm 2030. Mục tiêu chính là tạo môi trường trọng lực nhân tạo liên tục, giúp phi hành gia tránh được tình trạng suy giảm thể chất nghiêm trọng trong các sứ mệnh không gian dài ngày. Không giống như ISS, nơi phi hành gia phải dành hàng giờ tập luyện để duy trì sức khỏe, thiết kế mới sử dụng lực ly tâm để mô phỏng trọng lực, mang lại giải pháp bền vững hơn cho các chuyến bay sâu vào vũ trụ.
Đáp án đúng là: B. Energia, với thiết kế modul quay để mô phỏng lực ly tâm.
Câu 2: Thiết kế tổng thể của trạm vũ trụ Nga được mô tả như thế nào, với cấu trúc chính giúp phân tách phần quay và phần tĩnh để đảm bảo hoạt động ổn định?
A. Hình cầu khổng lồ với các khoang sống phân bố đều, quay đồng bộ toàn bộ.
B. Cấu trúc tuyến tính giống ISS, kéo dài theo trục để tạo lực đẩy nhân tạo.
C. Hình trụ xoay chậm, gắn các modul sống ở hai đầu để cân bằng lực.
D. Giống quạt tốc độ cao khổng lồ, với trục trung tâm và các modul sống gắn theo hướng kính như nan hoa bánh xe.
Giải thích:
Trạm vũ trụ được thiết kế dưới dạng một cấu trúc quay modul lớn, trông giống như chiếc quạt khổng lồ quay ở tốc độ cao. Phần trung tâm là trục chính, giúp cân bằng giữa các bộ phận quay và không quay, trong khi các khoang sống được gắn theo hướng kính (radial) như nan hoa trên bánh xe, kết nối qua các khớp nối kín khí linh hoạt. Thiết kế này cho phép mở rộng dễ dàng và tách biệt chức năng, ví dụ như khu vực neo tàu ở phần tĩnh để tránh va chạm nguy hiểm khi tiếp cận. Đây là đổi mới so với các trạm truyền thống, tập trung vào tính modul để lắp ráp dần dần trên quỹ đạo.
Đáp án đúng là: D. Giống quạt tốc độ cao khổng lồ, với trục trung tâm và các modul sống gắn theo hướng kính như nan hoa bánh xe.
Câu 3: Để tạo ra trọng lực nhân tạo tương đương 50% trọng lực Trái Đất (0.5g), trạm vũ trụ của Nga sử dụng cơ chế quay với thông số kỹ thuật cụ thể nào?
A. Quay ở tốc độ 5 vòng/phút, với bán kính cánh tay sống kéo dài 40 mét từ trung tâm.
B. Quay chậm ở 2 vòng/phút, với các modul sống cách xa trung tâm chỉ 20 mét.
C. Sử dụng động cơ đẩy liên tục để tạo lực gia tốc, không cần quay.
D. Kết hợp nam châm điện từ ở bán kính 50 mét, quay 3 vòng/phút.
Giải thích:
Cơ chế cốt lõi là lực ly tâm được tạo ra bởi sự quay của các cánh tay chứa khoang sống, với bán kính 40 mét (131 feet) từ trục trung tâm. Trạm quay ở tốc độ 5 vòng/phút, đủ để "ép" phi hành gia vào sàn như trọng lực thật, đạt mức 0.5g – một nửa lực kéo trên Trái Đất. Điều này giúp duy trì tải trọng vật lý cần thiết cho cơ thể, ngăn chặn mất cơ và xương mà không cần tập luyện cường độ cao. Các khớp nối linh hoạt đảm bảo sự chuyển động mượt mà, tránh rung lắc gây hại cho thiết bị nhạy cảm.
Đáp án đúng là: A. Quay ở tốc độ 5 vòng/phút, với bán kính cánh tay sống kéo dài 40 mét từ trung tâm.
Câu 4: Một trong những thách thức công nghệ lớn nhất khi triển khai trạm vũ trụ quay này là gì, đặc biệt liên quan đến việc lắp ráp và hoạt động neo tàu?
A. Chi phí nhiên liệu cao do cần duy trì quay liên tục mà không có nguồn năng lượng tái tạo.
B. Khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ bên trong các modul sống do lực ly tâm.
C. Kích thước khổng lồ đòi hỏi hàng loạt tên lửa phóng và lắp ráp phức tạp trên quỹ đạo, cộng với rủi ro va chạm khi neo tàu vào cấu trúc quay.
D. Thiếu hệ thống thông tin liên lạc ổn định vì tín hiệu bị méo do tốc độ quay cao.
Giải thích:
Do quy mô lớn, trạm cần một hạm đội tên lửa để phóng và lắp ráp từng modul trên quỹ đạo, đòi hỏi công nghệ ghép nối chính xác cao. Vấn đề lớn hơn là neo tàu vận chuyển: việc tiếp cận một cấu trúc quay giống như "nhảy lên vòng quay công cộng đang chuyển động", có nguy cơ va chạm thảm khốc nếu không tách biệt phần quay và tĩnh. Bằng sáng chế nhấn mạnh các khớp nối linh hoạt để giảm thiểu rủi ro, nhưng vẫn chưa có kế hoạch tài trợ cụ thể, khiến đây chỉ là khái niệm ban đầu.
Đáp án đúng là: C. Kích thước khổng lồ đòi hỏi hàng loạt tên lửa phóng và lắp ráp phức tạp trên quỹ đạo, cộng với rủi ro va chạm khi neo tàu vào cấu trúc quay.
Câu 5: So với Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), trạm vũ trụ mới của Nga mang lại lợi ích công nghệ nào nổi bật nhất để hỗ trợ các sứ mệnh không gian sâu?
A. Dung lượng lưu trữ lớn hơn cho hàng hóa, nhưng vẫn duy trì môi trường không trọng lực.
B. Mô phỏng trọng lực liên tục 0.5g mà không cần tập luyện hàng ngày, giúp phi hành gia khỏe mạnh hơn cho các chuyến bay dài hạn.
C. Sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nhờ thiết kế hình cầu, giảm phụ thuộc vào pin nhiên liệu.
D. Khả năng mở rộng nhanh chóng bằng cách tái sử dụng toàn bộ modul từ ISS mà không cần quay.
Giải thích:
ISS nặng 450 tấn, hoạt động ở môi trường không trọng lực hoàn toàn, buộc phi hành gia phải tập luyện 2 giờ mỗi ngày để chống suy giảm cơ thể, chỉ đủ để trở về Trái Đất chứ không lý tưởng cho sứ mệnh sâu vũ trụ. Ngược lại, trạm Nga tạo trọng lực nhân tạo 0.5g liên tục qua quay, loại bỏ nhu cầu tập luyện lớn và bảo vệ sức khỏe tốt hơn cho các chuyến bay kéo dài. Nga dự kiến tách rời và tái sử dụng một phần ISS (như modul Nauka) cho Trạm Quỹ đạo Nga (ROSS), đánh dấu sự độc lập sau năm 2028.
Đáp án đúng là: B. Mô phỏng trọng lực liên tục 0.5g mà không cần tập luyện hàng ngày, giúp phi hành gia khỏe mạnh hơn cho các chuyến bay dài hạn.
Minh Anh
