Tái sử dụng đang trở thành tiêu chuẩn của ngành
Trong nhiều thập niên, việc đưa một vật thể lên quỹ đạo vốn được xem là thách thức công nghệ lớn nhất của ngành hàng không vũ trụ. Nhưng khi năng lực chế tạo tên lửa ngày càng phổ biến hơn, câu hỏi mà các cơ quan vũ trụ và doanh nghiệp không gian phải đối mặt đã thay đổi. Điều quan trọng không còn đơn thuần là có thể phóng được bao nhiêu tên lửa, mà là làm thế nào để thực hiện việc đó với chi phí thấp hơn và tần suất cao hơn.
Chính trong bối cảnh ấy, sự kiện Trung Quốc thu hồi thành công tầng đẩy Trường Chinh 10B hôm 10/7 thu hút sự chú ý đặc biệt. Theo truyền thông nước này, tầng đẩy đã được thu hồi bằng hệ thống lưới đặt trên sà lan ngoài biển sau khi hoàn thành nhiệm vụ đưa tải trọng lên quỹ đạo. Đây là lần đầu tiên Trung Quốc thực hiện thành công việc thu hồi một tầng đẩy tên lửa quỹ đạo và cũng là bước tiến quan trọng trong chương trình phát triển tên lửa tái sử dụng của nước này.
Khác với phương án hạ cánh bằng chân đáp nổi tiếng của Falcon 9 do Tập đoàn SpaceX (Mỹ) phát triển, hệ thống của Trung Quốc sử dụng lưới để bắt giữ tầng đẩy trong giai đoạn cuối hành trình quay trở lại Trái Đất. Cách tiếp cận này giúp giảm khối lượng các chân đáp và kết cấu thu hồi phải mang theo trong quá trình phóng, từ đó tăng tải trọng hữu ích hoặc giảm chi phí vận hành.
Dù còn cần thêm thời gian để đánh giá hiệu quả kinh tế thực tế, thành công của thử nghiệm cho thấy Trung Quốc đang từng bước chuyển từ mục tiêu làm chủ công nghệ phóng sang bài toán khó hơn là tái sử dụng.
Điều đáng chú ý là chỉ một ngày sau đó, Nhật Bản cũng ghi nhận một cột mốc riêng trong hành trình tương tự. Tại Trung tâm thử nghiệm Noshiro, Cơ quan Thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đã thực hiện chuyến bay thử nghiệm của RV-X. Tên lửa cao 7,3 mét này cất cánh thẳng đứng, bay lên độ cao khoảng 11 mét, treo trong không trung, dịch chuyển ngang khoảng 16 m trước khi hạ cánh an toàn.
Thời gian bay chỉ kéo dài vài chục giây và quy mô còn rất khiêm tốn, nhưng ý nghĩa của sự kiện nằm ở chỗ đây là bước đầu tiên để kiểm chứng những công nghệ cốt lõi phục vụ hoạt động tái sử dụng trong tương lai.
Sự trùng hợp về thời gian giữa hai sự kiện tạo nên một bức tranh đáng suy ngẫm. Một bên là chương trình tên lửa quỹ đạo quy mô lớn vừa thực hiện thành công việc thu hồi tầng đẩy. Bên kia là một cuộc thử nghiệm ở độ cao thấp nhằm hoàn thiện các công nghệ hạ cánh thẳng đứng. Mức độ phát triển khác nhau, phương pháp khác nhau, nhưng đích đến lại tương đồng: giảm chi phí cho mỗi lần phóng.
Trong cấu trúc của một tên lửa hiện đại, tầng đẩy đầu tiên thường là bộ phận đắt đỏ nhất. Nếu bộ phận này bị phá hủy sau mỗi lần phóng, chi phí sản xuất phải được lặp lại liên tục. Ngược lại, nếu có thể thu hồi và sử dụng lại nhiều lần, giá thành của mỗi chuyến bay sẽ giảm đáng kể.
Nhiều con đường, một đích đến
Nhật Bản là một ví dụ điển hình. Ngoài chương trình RV-X của JAXA, nước này còn chứng kiến sự xuất hiện của các công ty tư nhân trong lĩnh vực vốn lâu nay chủ yếu do các cơ quan nhà nước đảm nhiệm.
Tháng 6 vừa qua, Honda gây bất ngờ khi công bố thử nghiệm thành công một mẫu tên lửa tái sử dụng do chính công ty phát triển. Mục tiêu mà Honda đặt ra là tiến tới các chuyến bay dưới quỹ đạo vào năm 2029.
Ở châu Âu, áp lực thay đổi thậm chí còn lớn hơn. Trong nhiều năm, các dòng tên lửa Ariane được đánh giá cao về độ tin cậy nhưng gặp khó khăn trong cạnh tranh về chi phí khi so sánh với Falcon 9. Điều đó buộc các cơ quan không gian và doanh nghiệp tại lục địa này phải đẩy nhanh quá trình chuyển đổi.
Tại châu Âu, ArianeGroup - tập đoàn hàng không vũ trụ đứng sau các dòng tên lửa Ariane của châu Âu - đang chuẩn bị cho chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của mẫu tên lửa trình diễn Themis tại bãi thử Esrange (Thụy Điển). Đây là dạng thử nghiệm "hop", tức tên lửa chỉ cất cánh lên độ cao thấp rồi hạ cánh thẳng đứng ngay sau đó nhằm kiểm chứng các công nghệ điều khiển và thu hồi trước khi tiến tới những chuyến bay phức tạp hơn.
Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cũng đã ký hợp đồng với công ty Avio của Italy để phát triển trình diễn tầng trên tái sử dụng, mở rộng nỗ lực từ tầng đẩy sang các thành phần khác của tên lửa.
MaiaSpace của Pháp phát triển tên lửa Maia với mục tiêu tái sử dụng ít nhất 4 lần. Tại Tây Ban Nha, PLD Space đã hoàn thành chuyến bay dưới quỹ đạo của tên lửa Miura 1 và đang sử dụng những dữ liệu thu được để phát triển Miura 5.
Ấn Độ cũng đang từng bước tham gia cuộc đua giảm giá thành phóng vệ tinh. Sau các thử nghiệm công nghệ RLV-TD, New Delhi đã phê duyệt chương trình phát triển tên lửa NGLV vào cuối năm 2024. Theo thiết kế, một số thành phần có giá trị cao của tên lửa sẽ được thu hồi để sử dụng lại, thay vì bị loại bỏ hoàn toàn sau mỗi chuyến bay như các thế hệ trước.
Ngay tại Mỹ, nơi SpaceX đã tạo ra lợi thế đáng kể, cuộc cạnh tranh cũng vẫn rất sôi động. Blue Origin tiếp tục theo đuổi các chương trình riêng, trong khi Rocket Lab đang nổi lên như một đối thủ đáng chú ý. Công ty này vừa hoàn thiện tổ hợp phóng và thu hồi dành cho tên lửa Neutron tại bang Virginia. Nếu các kế hoạch diễn ra đúng tiến độ, Neutron sẽ trở thành một trong những đối thủ trực tiếp của Falcon 9 ở phân khúc tên lửa cỡ trung.
Giá rẻ hơn và tham vọng lớn hơn
Trong giai đoạn đầu của kỷ nguyên không gian, mỗi lần phóng thường phục vụ một số lượng hạn chế vệ tinh hoặc tập trung cho một vài nhiệm vụ khoa học riêng lẻ. Ngày nay, nhiều dự án đòi hỏi phải đưa lên quỹ đạo hàng nghìn vệ tinh trong thời gian tương đối ngắn.
Starlink của SpaceX là ví dụ rõ nhất cho mô hình này. Nhưng đó không còn là trường hợp duy nhất. Trung Quốc đang phát triển các chòm vệ tinh Internet quy mô lớn như Guowang và Qianfan. EU thúc đẩy dự án IRIS² nhằm xây dựng hạ tầng kết nối vệ tinh độc lập. Tại Mỹ, tập đoàn Amazon cũng triển khai mạng lưới vệ tinh Project Kuiper.
Điểm chung của các dự án này là nhu cầu phóng cực lớn. Hàng nghìn vệ tinh đồng nghĩa với hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn lần phóng trong nhiều năm liên tiếp. Nếu chi phí cho mỗi chuyến bay không giảm xuống, hiệu quả kinh tế của các chòm vệ tinh quy mô lớn sẽ bị ảnh hưởng đáng kể.
Bởi vậy, khi các quốc gia đầu tư vào công nghệ tái sử dụng, mục tiêu không chỉ là thể hiện năng lực kỹ thuật. Điều họ hướng tới là tạo ra một nền tảng vận hành đủ rẻ để duy trì hoạt động lâu dài trong không gian.
Mối liên hệ này cũng xuất hiện trong các chương trình đưa con người trở lại Mặt Trăng. Mỹ đang theo đuổi chương trình Artemis, trong khi Trung Quốc đặt mục tiêu đưa phi hành gia lên Mặt Trăng trước năm 2030. Những nhiệm vụ như vậy đòi hỏi khối lượng lớn nhiên liệu, thiết bị và hàng hóa phải được vận chuyển lên quỹ đạo trước khi tiếp tục hành trình ra không gian sâu.
Nếu mỗi chuyến phóng vẫn tiêu tốn toàn bộ tên lửa như trước đây, chi phí sẽ tăng rất nhanh. Ngược lại, khả năng tái sử dụng cho phép giảm đáng kể chi phí hậu cần, đồng thời tăng tần suất triển khai các nhiệm vụ phức tạp.
Đó cũng là lý do khiến cuộc đua hiện nay không còn giới hạn trong phạm vi của một vài cường quốc không gian truyền thống. Từ Nhật Bản, châu Âu đến Ấn Độ, từ các cơ quan nhà nước đến những doanh nghiệp tư nhân, ngày càng nhiều chủ thể đang tham gia tìm kiếm lời giải cho cùng một bài toán.
Sự kiện Trường Chinh 10B thu hồi thành công tầng đẩy chưa thể ngay lập tức thay đổi cán cân của ngành công nghiệp không gian. Cuộc thử nghiệm RV-X của Nhật Bản cũng mới chỉ là bước khởi đầu. Nhưng việc hai cột mốc ấy xuất hiện liên tiếp trong vòng 24 giờ cho thấy một thực tế rõ ràng: cuộc cạnh tranh trong lĩnh vực tên lửa không còn xoay quanh việc ai có thể bay vào không gian, mà ngày càng tập trung vào câu hỏi ai có thể làm điều đó với chi phí thấp hơn, số lượng nhiều hơn và tốc độ nhanh hơn?
