.jpg){kind=link}
Thực đơn
NASA
Trong lịch sử NASA đã thực hiện nhiều chương trình bay không gian có người lái và không có người lái. Chương trình bay không người lái đã phóng các vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Hoa Kỳ vào quỹ đạo quanh Trái Đất cho các mục đích khoa học và thông tin liên lạc, và gửi các tàu không gian đến thám hiểm các hành tinh trong hệ Mặt Trời, bắt đầu bằng Sao Kim và Sao Hỏa, và "cuộc hành trình vĩ đại" đến các hành tinh vòng ngoài. Các chương trình có phi hành gia đưa những người Mỹ đầu tiên vào quỹ đạo thấp quanh Trái Đất (LEO), giành chiến thắng trong chạy đua không gian với Liên Xô khi có 12 phi hành gia từng nhóm một đã đổ bộ lên Mặt Trăng từ 1969 đến 1972 trong chương trình Apollo, phát triển tàu con thoi bay tới LEO mà có thể tái sử dụng một phần, và trạm vũ trụ bay trên LEO cũng như hợp tác với các quốc gia khác bao gồm Nga sau thời kỳ hậu Xô Viết. Một số phi vụ có sự tham gia của cả phi hành gia lẫn tàu không gian, ví dụ như tàu không gian Galileo, mà được các phi hành gia triển khai từ tàu con thoi trên quỹ đạo thấp quanh Trái Đất trước khi nó bay tới Sao Mộc.
Chương trình chế tạo thử nghiệm máy bay gắn động cơ tên lửa do NASA khởi xướng được cơ quan mới NASA tiếp tục ủng hộ phát triển cho các chuyến bay có người lái. Tiếp theo là chương trình phát triển khoang vũ trụ trở về với 1 phi hành gia (space capsule), và kế đó là khoang trở về chứa 2 phi hành gia. Phản ứng lại với sự mất đi uy tín và lo sợ về an ninh quốc gia do những bước đi tiên phong cuủa Liên Xô trong giai đoạn đầu của cuộc chinh phục không gian, năm 1961 tổng thống John F. Kennedy đề xướng một mục tiêu tham vọng đó là "đưa người đổ bộ lên Mặt Trăng vào cuối thập niên 1960, và quay trở lại Trái Đất an toàn." Mục tiêu này đã đạt được vào năm 1969 trong chương trình Apollo, và NASA đã có kế hoạch tham vọng hơn với các hoạt động chuẩn bị cho một phi vụ đưa người lên Sao Hỏa. Tuy nhiên, do sự giảm các mối đe dọa và sự thay đổi mức ưu tiên do tác động chính trị hầu như ngay lập tức làm chấm dứt các kế hoạch đưa người lên Mặt Trăng. NASA chuyển sự chú ý sang phòng thí nghiệm không gian tạm thời tận dụng trên các thiết có được từ chương trình Apollo, và phát triển một đội tàu con thoi bay trên quỹ đạo thấp mà có thể tái sử dụng trong nhiều phi vụ khác nhau. Trong thập niên 1990, NASA đã được cấp ngân sách dành để phát triển một trạm không gian bay quanh Trái Đất với sự tham gia của các quốc gia, mà hiện nay bao gồm cả Nga thời hậu Liên Xô. Cho tới nay, NASA đã phóng tổng cộng 166 phi vụ có phi hành gia, và mười ba tên lửa X-15 bay cao hơn cao độ 80 km vào không gian theo như định nghĩa của Không quân Hoa Kỳ về phạm vi không gian ngoài thiên thể.[23]
Máy bay X-15 là một chương trình thử nghiệm của NACA về một loại máy bay gắn động cơ tên lửa siêu thanh, phối hợp nghiên cứu cùng với Hải quân và Không quân Hoa Kỳ. Máy bay được thiết kế với thân mảnh thon nhỏ với hai bên chứa thùng nhiên liệu và hệ thống máy tính điều khiển sơ khai đầu tiên.[24] Hồ sơ mời thầu được phát hành vào ngày 30 tháng 12 năm 1954 cho hạng mục thân máy bay, và vào ngày 4 tháng 2 năm 1955 cho hạng mục động cơ máy bay. Hợp đồng thân máy bay được trao cho North American Aviation vào tháng 11 năm 1955, và hợp đồng động cơ XLR30 được trao cho Reaction Motors năm 1956, và có ba máy bay đã được sản xuất. X-15 được phóng thả từ cánh của một trong hai máy bay Boeing B-52 Stratofortress của NASA, NB52A có số hiệu ở đuôi 52-003, và NB52B có số hiệu ở đuôi 52-008 (còn gọi là Balls 8). Quá trình thả diễn ra ở độ cao 14 km tại lúc máy bay B-52 có vận tốc 805 km/h.
Mười hai phi công đã được tuyển chọn cho chương trình từ Không quân, Hải quân, và NACA (sau thành NASA). Tổng số 199 chuyến bay đã được thực hiện từ 1959 đến 1968, với kết quả đạt kỷ lục thế giới về tốc độ cao nhất mà một máy bay có người lái có được, hiện tại 2016, vận tốc lớn nhất mà X-15 bay được là Mach 6,72 hay 7.273 km/h.[25] Độ cao kỷ lục mà nó đạt được bằng 107,96 km.[26] Tám phi công đã được trao Huy hiệu phi hành gia của Không quân vì đã bay cao hơn 80 km, và hai chuyến bay thực hiện bởi Joseph A. Walker đã bay cao hơn 100 km, vượt tiêu chuẩn định nghĩa không gian ngoài thiên thể của Liên đoàn Hàng không Vũ trụ Quốc tế (International Aeronautical Federation). Chương trình X-15 áp dụng các kỹ thuật cơ khí mà sau này được sử dụng cho các chương trình chuyến bay không gian có người lái, bao gồm hệ thống kiểm soát phản lực (reaction control system jets) để kiểm soát hướng của tàu vũ trụ, bộ đồ phi hành gia, và định nghĩa chân trời trong định vị.[26] Dữ liệu thu thập được từ quá trình rơi trở lại khí quyển và tiếp đất trở thành các tài liệu vô giá cho NASA khi thiết kế tàu con thoi.[24]
Ngay sau khi cuộc chạy đua vào không gian bắt đầu, mà một mục tiêu lúc đầu là đưa con người vào không gian sớm nhất có thể, do vậy những tàu không gian có thiết kế đơn giản nhất có thể phóng lên bằng những tên lửa hiện tại lại một phương án được lựa chọn. Chương trình "Con người ở trong Vũ trụ sớm nhất" (Man in Space Soonest) của không quân Hoa Kỳ đã đưa ra nhiều phương án thiết kế tàu vũ trụ có người lái, từ máy bay gắn động cơ tên lửa X-15, đến những khoang trở về từ vũ trụ (space capsule) kích cỡ nhỏ được bắn lên bằng tên lửa xuyên lục địa.[27] Đến 1958, thiết kế máy bay tên lửa bị loại so với ưu tiên khoang vũ trụ có phi hành gia được phóng lên bằng tên lửa.[28]
Khi NASA được thành lập trong cùng năm, chương trình của bên Không quân đã được chuyển giao lại và đổi tên thành Dự án Mercury. Bảy phi hành gia đầu tiên đã được tuyển chọn từ các phi công của Hải quân, Không quân và Lính thủy. Ngày 5 tháng 5 năm 1961, nhà du hành Alan Shepard trở thành người Mỹ đầu tiên trong tàu vũ trụ Freedom 7, phóng lên bởi tên lửa Redstone trong chuyến bay xuyên lục địa dài 15 phút ở quỹ đạo thấp.[29] John Glenn trở thành người Mỹ đầu tiên được phóng vào quỹ đạo bởi tên lửa Atlas ngày 20 tháng 2 năm 1962 trên khoang của tàu Friendship 7.[30] Glenn hoàn tất được ba vòng quỹ đạo, và sau đó NASA thực hiện thêm được ba lần bay nữa, với chuyến bay bao gồm 22 vòng quỹ đạo do phi công L. Gordon Cooper điều khiển tàu Faith 7 diễn ra vào ngày 15 và 16 tháng 5 năm 1963.[31]
Liên Xô đã hoàn tất trước Hoa Kỳ về tàu vũ trụ có một phi hành gia, trong chương trình Vostok (chương trình Phương Đông). Họ đã đưa được phi hành gia đầu tiên lên vũ trụ đó là Yuri Gagarin trong lần bay có 1 vòng quỹ đạo quanh Trái Đất trên tàu Vostok 1 vào tháng 4 năm 1961, một tháng trước chuyến bay của Shepard.[32] Tháng 8 năm 1962, Liên Xô đã thực hiện được chuyến bay kéo dài kỷ lục 4 ngày với nhà du hành vũ trụ Andriyan Nikolayev trên tàu Vostok 3, và cũng thực hiện đồng thời chuyến bay của tàu Vostok 4 mang theo phi hành gia Pavel Popovich.
Dựa trên những nghiên cứu nhằm phát triển các tàu vũ trụ Mercury có khả năng thực hiện các chuyến bay dài, các kỹ thuật điều khiển hai tàu không gian gặp nhau (space rendezvous), và trở về Trái Đất một cách chính xác, năm 1962 dự án Gemini được khởi động với mục đích đưa hai phi hành gia trong cùng một chuyến bay để vượt qua sự dẫn đầu của Liên Xô và hỗ trợ cho chương trình con người đổ bộ lên Mặt Trăng Apollo, thực hiện thêm các hoạt động bên ngoài tàu không gian (extravehicular activity-EVA) và điều khiển kết nối và lắp ghép giữa các khoang với nhau. Chuyến bay có người lái đầu tiên của dự án Gemini, Gemini 3, được điều khiển bởi hai phi hành gia Gus Grissom và John Young vào ngày 23 tháng 3 năm 1965.[33] Sau đó có thêm 9 phi vụ nữa được thực hiện từ 1965 đến 1966, chứng tỏ một phi vụ có thể kéo dài gần 14 ngày, điều khiển hai tàu kết nối, phi hành gia thực hiện hoạt động ngoài không gian, và thu thập các dữ liệu y học về những hiệu ứng của không trọng lực đối với cơ thể người.[34][35]
Dưới sự lãnh đạo của thủ tướng Nikita Khrushchev, Liên Xô chạy đua với dự án Gemini bằng cách chuyển đổi tàu Phương Đông của họ thành tàu Voskhod có thể mang theo hai hoặc ba phi hành gia. Chuyến bay thành công đầu tiên mang theo hai phi hành gia của Liên Xô thực hiện trước chuyến bay đầu tiên của dự án Gemini, rồi họ đạt được chuyến bay có ba phi hành gia vào 1963 và thực hiện hoạt động ngoài không gian đầu tiên (EVA) vào 1964. Sau kết quả này, chương trình của họ bị hủy, và dự án Gemini tiếp tục triển khai trong khi kỹ sư thiết kế tàu không gian Sergei Korolev bắt đầu phát triển tàu vũ trụ Soyuz, đối trọng của họ đối với tàu Apollo.
So sánh tàu vũ trụ và tên lửa phóng của các dự án Apollo, Gemini và Mercury. Tên lửa Saturn IB và Mercury-Redstone ở phía bên trái.Cảm nhận của công chúng Hoa Kỳ về sự dẫn đầu của Liên Xô khi đưa được phi công đầu tiên lên vũ trụ, đã thúc đẩy tổng thống John F. Kennedy đặt ra vấn đề trước Quốc hội vào ngày 25 tháng 5 năm 1961 về cam kết của chính phủ liên bang cho một chương trình đưa phi hành gia lên Mặt Trăng vào cuối thập niên 1960, dẫn đến ra đời chương trình Apollo.[36]
Apollo là một trong những chương trình khoa học tốn kém nhất của Hoa Kỳ. Tổng chi phí của nó hơn $20 tỷ đô la vào thập niên 1960[37] hay ước tính bằng $22.3 nghìn tỷ đô la so với ngày nay. (Dự án Manhattan có chi phí xấp xỉ $2.84 nghìn tỷ khi tính đến cả chỉ số lạm phát.)[38][39] Dự án sử dụng tên lửa Saturn lớn hơn rất nhiều so với các tên lửa cho các dự án trước đó.[40] Tàu không gian Apollo cũng lớn hơn; nó bao gồm hai phần, khoang dịch vụ và điều khiển (CSM) và mô đun đổ bộ Mặt Trăng (LM). Mô đun LM bị để lại trên Mặt Trăng và chỉ có khoang điều khiển (CM) mang theo ba nhà du hành vũ trụ trở lại Trái Đất.
Buzz Aldrin trên Mặt Trăng năm 1969Chuyến bay có người lái thứ hai, Apollo 8, mang các du hành gia lần đầu tiên bay vòng quanh Mặt Trăng trong tháng 12 năm 1968.[41] Ngay trước khi đó, Liên Xô đã gửi một tàu vũ trụ robot bay quanh Mặt Trăng.[42] Hai phi vụ tiếp theo cần phải thực hiện luyện tập kỹ thuật kết nối các mô đun theo như đòi hỏi để có thể đổ bộ lên Mặt Trăng[43][44] và cuối cùng nhiệm vụ đổ bộ lên Mặt Trăng đã được phi vụ Apollo 11 thực hiện vào tháng 7 năm 1969.[45]
Người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng là Neil Armstrong, sau đó là Buzz Aldrin, trong khi Michael Collins điều khiển tàu không gian bay trên quỹ đạo. Sau đó có thêm 5 phi vụ Apollo nữa thực hiện đổ bộ nhà du hành lên Mặt Trăng, lần cuối cùng vào tháng 12 năm 1972. Trong toàn dự án có sáu phi vụ Apollo và 12 nhà du hành vũ trụ đã đổ bộ lên Mặt Trăng. Các phi vụ này đã đem lại những dữ liệu khoa học quý giá và 381,7 kg đất đá trên Mặt Trăng về Trái Đất. Các thí nghiệm đã được thực hiện bao gồm liên quan đến cơ học đất, thiên thạch, địa chấn học, trao đổi nhiệt, đo khoảng cách đến Mặt Trăng bằng laser, từ trường, và gió Mặt Trời.[46] Sự kiện đổ bộ lên Mặt Trăng đánh dấu sự kết thúc trong cuộc chạy đua vào không gian; và câu nói của Armstrong khi đề cập đến bước nhảy vĩ đại trong lịch sử loài người đã khích lệ các thế hệ về sau trong cuộc tìm hiểu khám phá vũ trụ.[47]
Xe gắn động cơ hoạt động trên Mặt Trăng trong phi vụ Apollo 17, 1972Apollo đã đánh dấu những cột mốc chính trong lịch sử thám hiểm vũ trụ của con người. Cho tới 2016 đây vẫn là chương trình duy nhất đã đưa các phi hành gia bay ra ngoài quỹ thấp quanh Trái Đất, và thực hiện đổ bộ con người lên một thiên thể khác.[48] Apollo 8 là tàu vũ trụ đầu tiên có người lái bay quanh một thiên thể khác, và Apollo 17 đánh dấu bước chân cuối cùng của con người trên Mặt Trăng và là phi vụ cuối cùng có người lái bay ra khỏi quỹ đạo thấp quanh Trái Đất. Chương trình đã thúc đẩy phát triển nhiều công nghệ tiên tiến như động cơ tên lửa và tàu vũ trụ có người lái, thiết bị điện tử gắn trên tàu (điện tử hàng không-avionic), kỹ thuật truyền thông tin và máy tính. Apollo cũng mở ra những ngành kỹ thuật hấp dẫn mới và để lại nhiều cơ sở nghiên cứu cùng với máy móc được xây dựng để phục vụ cho chương trình. Nhiều vật thể và các công cụ, thiết bị liên quan đến chương trình đã được lưu trưng bày tại nhiều nơi trên thế giới, nổi bật nhất là Bảo tàng quốc gia về Hàng không và Vũ trụ (National Air and Space Museum).
Skylab là trạm không gian đầu tiên và do Hoa Kỳ xây dựng độc lập.[49] Ý tưởng hình thành vào năm 1965 như là một phòng thí nghiệm được xây dựng trong vũ trụ từ tầng phóng giai đoạn sau của tên lửa Saturn IB, trạm có khối lượng 77.088 kg được chế tạo trên mặt đất và phóng lên vào ngày 14 tháng 5 năm 1973 bằng tên lửa 2 tầng Saturn V, đưa vào quỹ đạo cao 435 km và nghiêng 50° so với xích đạo. Trạm bị hư hại trong quá trình phóng do mất các tấm bảo vệ nhiệt và một tấm panel điện Mặt Trời, nó đã được sửa lại để hoạt động bình thường khi đội phi hành gia đầu tiên bay lên nó. Tổng thời gian mà các phi hành gia ở trên trạm là 171 ngày với 3 đội kế tiếp nhau từ 1973 đến 1974.[49] Trên trạm có một phòng thí nghiệm nghiên cứu các hiệu ứng vi trọng lực, và một kính quan sát Mặt Trời.[49] NASA đã dự định cho một tàu con thoi kết nối với trạm, và đã tăng bán kính quỹ đạo của Skylab lên một cao độ an toàn hơn, nhưng tàu con thoi chưa sẵn sàng thực hiện chuyến bay trước khi Skylab rơi trở lại Trái Đất vào ngày 11 tháng 7 năm 1979.[50]
Để tiết kiệm chi phí, NASA đã sử dụng một trong các tên lửa Saturn V mà ban đầu định dùng cho một phi vụ Apollo bị hủy bỏ để phóng Skylab. Tàu không gian Apollo được dùng để đưa các nhà du hành đến và rời trạm. Tổng số ba đội các nhà du hành đã ở trên trạm trong khoảng thời gian 28, 59, và 84 ngày. Thể tích ở được của Skylab bằng 320 m3, lớn hơn 30,7 lần so với Mô đun điều khiển Apollo (Apollo Command Module).[50]
Ngày 24 tháng 5 năm 1972, tổng thống Hoa Kỳ Richard M. Nixon đã có cuộc gặp với thủ tướng Liên Xô Alexei Kosygin và chứng kiến lễ ký thỏa thuận hợp tác trong một chuyến bay không gian, và thông báo dự định mọi tàu không gian có người lái hợp tác quốc tế trong tương lai có thể kết nối được với nhau.[51] Thỏa thuận này phê chuẩn dự án thử nghiệm Apollo-Soyuz (ASTP), bao gồm các giai đoạn bắt gặp và kết nối một Mô đun Chỉ huy/Dịch vụ Apollo với một tàu Soyuz. Phi vụ này đã diễn ra vào tháng 7 năm 1975. Đây là chuyến bay có người lái cuối cùng của Hoa Kỳ cho tới khi tàu con thoi thực hiện phóng lên vào tháng 4 năm 1981.[52]
Phi vụ bao gồm các thí nghiệm khoa học chung và riêng lẻ của mỗi bên, mang lại những thực hành kỹ thuật hữu ích cho các chuyến bay không gian hợp tác giữa Hoa Kỳ và Nga trong tương lai, như chương trình tàu con thoi–trạm vũ trụ Hòa Bình[53] và Trạm Vũ trụ quốc tế.
Tàu con thoi trở thành trọng tâm chính của NASA vào cuối thập kỷ 1970 và trong thập kỷ 1980. Được dự định phóng lên thường xuyên và có thể tái sử dụng được, bốn tàu con thoi đã được chế tạo xong vào thời điểm 1985. Lần phóng đầu tiên, là tàu con thoi Columbia được phóng vào ngày 12 tháng 4 năm 1981,[54] the 20th anniversary of the first known human space flight.[55]
Thành phần chính của chương trình này là một tàu bay không gian có thể bay trên quỹ đạo, trong quá trình phóng lên nó được gắn theo một bình nhiên liệu ngoài và hai tên lửa nhiên liệu rắn gắn hai bên để tăng thêm sức đẩy phản lực. Thùng nhiên liệu ngoài, có đường kính lớn hơn cả tàu con thoi, là phần chính yếu duy nhất không được tái sử dụng sau mỗi lần phóng, và nó rơi xuống Đại Tây Dương. Tàu con thoi có thể hoạt động trên quỹ đạo với cao độ 185–643 km[56] và tải trọng lớn nhất có thể mang được (đối với quỹ đạo thấp) là 24.400 kg.[57] Một phi vụ có thể kéo dài từ 5 đến 17 ngày và phi hành đoàn gồm từ 2 đến 8 nhà du hành vũ trụ.[56]
Khoảng 20 phi vụ (1983–98) của tàu con thoi thực hiện liên quan tới mô đun Spacelab, được thiết kế trong dự án hợp tác với Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). Spacelab không được thiết kế để có thể tự bay độc lập trên quỹ đạo, nhưng nó sẽ vẫn nằm trong khoang hàng của tàu con thoi và các nhà du hành vũ trụ sẽ đi vào nó thông qua cửa cân bằng khí áp (airlock).[58] Một loạt các lần phóng khác đó là những phi vụ phóng và sau đó là các lần sửa chữa và nâng cấp kính thiên văn không gian Hubble vào năm 1990 và 1993, 1997, 1999, 2002, 2009.[59]
Năm 1995, hợp tác giữa Nga và Mỹ được nối lại trong chương trình Trạm Vũ trụ Hòa Bình - Tàu con thoi (1995–1998). Khi tàu của Mỹ kết nối với trạm Hòa Bình đã cho phép các nhà du hành vũ trụ của hai bên cũng của các nước khác tham gia có thể di chuyển qua lại giữa các khoang với nhau. Sự hợp tác này tiếp tục được phát triển khi hai nước trở thành những đối tác chính trong dự án xây dựng Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Mức độ hợp tác được tăng cường hơn nữa khi các lần phóng phi hành gia của Hoa Kỳ lên ISS họ phải dựa hoàn toàn vào tên lửa đẩy của Nga sau thảm họa tàu con thoi Columbia năm 2003.
Đội tàu con thoi bị mất hai tàu và 14 phi hành gia trong hai thảm họa: Challenger năm 1986, và Columbia năm 2003.[60] Trong sự kiện mất tàu năm 1986 NASA đã cho triển khai sản xuất lắp dựng tàu Endeavour để thay thế, nhưng NASA đã không sản xuất một tàu khác thay cho lần mất thứ hai.[60] Chương trình tàu con thoi của NASA có 135 phi vụ và lần cuối cùng là sự kiện tàu con thoi Atlantis hạ cánh xuống Trung tâm Không gian Kennedy vào ngày 21 tháng 7 năm 2011. Chương trình kéo dài trong 30 năm với hơn 300 phi hành gia đã được đưa vào vũ trụ.[61]
Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) là chương trình kết hợp giữa dự án Trạm Không gian Freedom của NASA với trạm Mir-2 của Liên Xô/Nga, trạm Columbus của ESA, và mô đun phòng thí nghiệm Kibō của Nhật Bản.[62] Vào thập niên 1980 NASA có kế hoạch phát triển riêng trạm Freedom, nhưng do hạn chế về ngân sách của Hoa Kỳ dẫn đến việc họ phải sáp nhập với các dự án không gian đa quốc gia khác vào năm 1993, giữa các bên NASA, cơ quan Vũ trụ Liên bang Nga (RKA), cơ quan nghiên cứu và phát triển hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA), cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), và cơ quan Vũ trụ Canada (CSA).[63][64] Trạm bao gồm các mô đun điều áp, giàn để lắp ghép các mô đun, các mảng panel điện Mặt Trời và những thành phần khác, mà chúng được phóng lên bằng các tên lửa Proton và Soyuz của Nga, và tàu con thoi của Mỹ.[62] Trạm ISS vẫn đang được lắp ráp trên quỹ đạo thấp quanh Trái Đất. Quá trình lắp ráp trên quỹ đạo bắt đầu từ năm 1998, với các thành phần do Mỹ chế tạo hoàn thành vào năm 2011 và các thành phần do Nga chế tạo có thể sẽ hoàn thành lắp ráp vào năm 2016 hoặc xa hơn.[65][66] Quy chế sử dụng và chia sẻ trạm được thành lập dựa trên các hiệp ước và thỏa thuận quốc tế[67] trong đó chia trạm ra làm hai khu vực với Nga có toàn quyền sở hữu các mô đun của họ (ngoại trừ mô đun Zarya),[68][69] và các mô đun của Hoa Kỳ được bố trí xen kẽ với các mô đun của các đối tác quốc tế khác.[67]
Các thành viên trong phi hành đoàn STS-131 (xanh sáng màu) và phi hành đoàn ISS số 23 (xanh tối màu) trên trạm vũ trụ quốc tế vào tháng 4 năm 2010.Các phi vụ dài ngày trên ISS được coi như là Phi hành đoàn ISS (ISS Expedition). Các thành viên trong phi hành đoàn thường ở trên trạm ISS trong vòng 6 tháng.[70] Ban đầu phi hành đoàn có 3 du hành gia, và giảm xuống tạm thời còn 2 sau thảm họa tàu Columbia. Từ tháng 5 năm 2009, số lượng phi hành gia bắt đầu tăng lên 6 người.[71] Số lượng được hi vọng tăng lên tới 7 người, hay khả năng của ISS được thiết kế, một khi Chương trình Phi đội Thương mại (Commercial Crew Program) chính thức hoạt động.[72] Liên tục có phi hành gia trên trạm ISS trong hơn 15 năm qua, vượt qua kỷ lục của Trạm vũ trụ Hòa Bình; và các nhà du hành vũ trụ từ 15 quốc gia khác nhau đã được phóng lên trạm ISS.[73][74]
Trạm Vũ trụ Quốc tế có thể nhìn từ Trái Đất bằng mắt thường và, cho đến 2020, nó là vệ tinh nhân tạo lớn nhất trên quỹ đạo quanh Trái Đất với khối lượng và thể tích lớn hơn bất kỳ trạm vũ trụ nào trước đó.[75] Tàu Soyuz chở theo phi hành đoàn, kết nối với trạm trong thời gian khoảng nửa năm và đưa các nhà du hành vũ trụ trở lại mặt đất. Một vài tàu chở hàng không người lái phục vụ cho trạm ISS, chúng là các tàu vận tải Tiến bộ của Nga mà đã tham gia chuyên chở từ 2000, tàu vận tải tự hành (ATV) của ESA tham gia từ 2008 đến 2015, tàu vận tải H-II (HTV) của Nhật Bản tham gia từ 2009, tàu Dragon của hãng spaceX bắt đầu vận chuyển từ 2012, và tàu Cygnus tham gia từ 2013. Các tàu con thoi, trước khi nghỉ hưu, cũng được sử dụng để chở hàng hóa và chuyển đổi giữa các thành viên trong phi hành đoàn, mặc dù nó không có khả năng đậu chờ trong khoảng 6 tháng khi nhóm các phi hành gia khác quay trở lại mặt đất. Cho đến khi tàu vũ trụ có người lái khác của Mỹ hoạt động, các phi hành gia Hoa Kỳ phải đến và rời Trạm Vũ trụ Quốc tế hoàn toàn bằng tàu Soyuz.[76] ISS đã từng đón nhiều nhất là 13 nhà du hành vũ trụ; điều này đã xảy ra ba lần trong giai đoạn cuối của các tàu con thoi tham gia lắp ráp ISS.[77]
Chương trình trạm Vũ trụ Quốc tế ISS có thể kéo dài ít nhất đến năm 2020, mặc dù người ta có thể mở rộng thời gian hoạt động của nó sau năm 2028.[78]
Các tàu chuyên chở đã bắt đầu phát triển từ năm 2006 cho các Dịch vụ cung cấp vận chuyển thương mại (Commercial Resupply Services-CRS) với mục đích tạo ra các chuyến bay phi người lái của Hoa Kỳ nhằm cung cấp hàng hóa cho trạm ISS.[79] Quá trình phát triển các thiết bị bay này được đặt trong một chương trình các hợp đồng thương mại trọn gói cho mỗi một mốc đạt được, có nghĩa là mỗi công ty nhận được khoản thanh toán nhất định cho mỗi lần khi nhiệm vụ của họ đã thành công tại mỗi mốc này.[80] Các công ty tư nhân cũng được yêu cầu phải có những khoản vốn đầu tư đối ứng dự phòng cho những trường hợp phát sinh trong các hợp đồng của họ.[81]
Ngày 23 tháng 12 năm 2008, NASA đã trao hợp đồng cung cấp dịch vụ chuyên chở không gian cho hai công ty SpaceX và Orbital Sciences Corporation.[82] SpaceX sử dụng tên lửa Falcon 9 của họ và tàu Dragon.[83] Orbital Sciences dùng tên lửa Antares và Cygnus. Phi vụ chở hàng đầu tiên của tàu Dragon diễn ra vào tháng 5 năm 2012.[84] Phi vụ cung cấp đầu tiên của tàu Cygnus diễn ra vào tháng 9 năm 2013.[85] Hiện nay, chương trình CRS cung cấp mọi nhu cầu chuyên chở hàng hóa phụ vụ cho Hoa Kỳ trên trạm ISS; với một vài ngoại lệ về tải trọng thiết bị mà được chở theo bằng tàu ATV của ESA và tàu HTV của JAXA.[86]
Chương trình phát triển thương mại tàu vũ trụ có người lái (Commercial Crew Development-CCDev) được khởi động vào năm với mục đích thúc đẩy sự phát triển của các tàu vũ trụ tư nhân có khả năng chở theo ít nhất 4 phi hành gia của Hoa Kỳ lên trạm ISS, tàu neo đậu vào trạm trong vòng 180 và sau đó đưa các phi hành gia quay trở lại Trái Đất.[87] Các công ty tư nhân cũng hy vọng họ cũng có thể chuyên chở các nhà du hành vũ trụ không thuộc Mỹ trong dịch vụ thương mại lên các trạm không gian tư nhân như trong kế hoạch của công ty Bigelow Aerospace.[88] Giống như chương trình COTS, CCDev cũng là một chương trình phát triển với hợp đồng trọn gói của NASA mà đòi hỏi các công ty tư nhân phải bỏ ra những khoản vốn đầu tư ban đầu.[80]
Năm 2010, NASA thông báo trúng thầu của giai đoạn đầu tiên của chương trình, tổng giá trị của giai đoạn bằng $50 triệu được chia cho 5 công ty tư nhân Hoa Kỳ với mục tiêu nghiên cứu và phát triển các ý tưởng và công nghệ về chuyến bay vũ trụ có phi hành gia trong khu vực tư nhân. Năm 2011, bốn công ty thắng thầu trong giai đoạn hai với tổng giá trị $270 triệu được công bố.[89] NASA công bố kết quả thầu của giai đoạn ba vào năm 2012, với tổng giá trị của giai đoạn này bằng $1,1 tỷ trao cho 3 công ty để họ có thể tiếp tục phát triển các hệ thống tên lửa vận chuyển phi hành gia.[90] Năm 2014, hai công ty thắng thầu ở vòng cuối cùng được loan báo.[91] Tàu Dragon V2 của SpaceX (kế hoạch phóng lên bằng tên lửa Falcon 9 v1.1) nhận được hợp đồng có giá trị $2,6 tỷ và tàu CST-100 của Boeing (phóng lên bằng tên lửa Atlas V) nhận được hợp đồng có giá trị tới $4,2 tỷ.[92] NASA kỳ vọng các tàu này sẽ đưa các nhà du hành vũ trụ lên ISS vào năm 2017.[92]
Đối với các phi vụ bay ra ngoài quỹ đạo thấp quanh Trái Đất (low Earth orbit-BLEO), NASA đã triển khai phát triển tên lửa Space Launch System (SLS), một loại tên lửa lớp Saturn-V, và tàu không gian bay ra bên ngoài quỹ đạo thấp, tàu Orion, có khả năng mang theo từ hai đến sáu phi hành gia. Tháng Hai 2010, chính quyền của tổng thống Barack Obama kiến nghị loại bỏ các quỹ công cộng cho chương trình Constellation và dịch chuyển lớn hơn sang trách nhiệm phục vụ của các công ty tư nhân đối với trạm ISS.[93] Trong một lần phát biểu ở Trung tâm Không gian Kennedy ngày 15 tháng 4 năm 2010, Obama đã đề xuất một thiết bị phóng hạng nặng mới (HLV) để thay thế loại tên lửa Ares V từng được đề xuất.[94] Trong bài phát biểu của ông, Obama đã kêu gọi thực hiện một phi vụ có người lái đổ bộ lên một tiểu hành tinh sớm nhất vào năm 2025, và một phi vụ có phi hành đoàn bay trên quỹ đạo quanh Sao Hỏa vào giữa thập niên 2030.[94] Đạo luật Ủy quyền NASA năm 2010 (NASA Authorization Act of 2010) được Quốc hội thông qua và ký ban hành luật vào ngày 11 tháng 10 năm 2010.[95] Đạo luật chính thức hủy bỏ chương trình Constellation.[95]
Thiết kế của tàu Orion tại tháng 1 năm 2013.Đạo luật Ủy quyền yêu cầu một thiết kế mới cho loại tàu HLV sẽ được chọn trong vòng 90 ngày thông qua luật; và thiết bị phóng được đặt tên là "Space Launch System". Luật mới cũng yêu cầu xây dựng một tàu không gian có khả năng bay được ra ngoài quỹ đạo thấp quanh Trái Đất.[96] Tàu Orion, như đã được phát triển trong chương trình Constellation, được chọn để đáp ứng hoàn toàn yêu cầu này.[97] Tàu Space Launch System (Hệ thống phóng không gian) được lập kế hoạch để phóng cả tàu Orion và những thiết bị cần thiết khác cho các phi vụ khác bay ra ngoài quỹ đạo thấp quanh Trái Đất.[98] Tên lửa SLS cũng được nâng cấp theo thời gian với các phiên bản ngày càng mạnh hơn. Khả năng ban đầu của SLS có thể phóng 70 mêtric tấn lên quỹ đạo thấp quanh Trái Đất. Sau đó nó sẽ được nâng cấp lên khả năng phóng 105 mêtric tấn và tiếp đến là 130 mêtric tấn.[97][99]
Chuyến bay thử nghiệm thám hiểm 1 (Exploration Flight Test 1; EFT-1), là một chuyến bay thử nghiệm không có người lái của tàu Orion, được phóng lên vào ngày 5 tháng 12 năm 2014 bằng tên lửa Delta IV Heavy.[99] Phi vụ thám hiểm 1 (Exploration Mission 1; EM-1) là lần phóng thử nghiệm đầu tiên của tàu Orion bằng tên lửa SLS mà sẽ đưa tàu vào một quỹ đạo tròn, dự kiến thực hiện vào cuối năm 2018.[99] Chuyến bay có người lái đầu tiên của Orion và SLS, phi vụ thám hiểm 2 (Exploration Mission 2; EM-2) có thể sẽ được phóng trong giai đoạn 2021 và 2023; nó là chuyến bay kéo dài 10 đến 14 ngày đưa bốn nhà du hành vũ trụ bay quanh quỹ đạo của Mặt Trăng.[99] Đến tháng 7 năm 2016, mục tiêu của chuyến bay EM-3 và chương trình dài hạn hơn vẫn chưa được quyết định.[100]
Hơn 1.000 phi vụ không người lái đã được thiết kế nhằm thám hiểm Trái Đất và hệ Mặt Trời.[101] Bên cạnh mục tiêu thám hiểm, NASA cũng phóng lên các vệ tinh thông tin liên lạc.[102] Những chuyến bay này hoặc được phóng bằng tên lửa từ mặt đất hoặc tách ra từ tàu con thoi, mà có thể tự triển khai các vệ tinh hoặc phải gắn thêm động cơ tên lửa thứ cấp để đẩy nó đi xa hơn.
Vệ tinh không người lái đầu tiên của Hoa Kỳ là Explorer 1, được khởi động trong dự án ABMA/JPL trong những năm đầu của cuộc chạy đua không gian. Nó được phóng lên vào tháng 1 năm 1958, hai tháng sau vệ tinh Sputnik. Khi thành lập NASA, dự án Explorer đã được chuyển giao cho cơ quan này và vẫn còn tiếp tục cho tới ngày nay. Các phi vụ này tập trung vào nghiên cứu Trái Đất và Mặt Trời, đo đạc từ trường và gió Mặt Trời cũng như các khía cạnh khác.[103] Những vệ tinh nghiên cứu Trái Đất gần đây, mà không thuộc chương trình Explorer, là kính thiên văn không gian Hubble, như đã được đề cập ở trên và được phóng lên vào năm 1990.[104]
Các hành tinh vòng trong hệ Mặt Trời đã được ít nhất bốn phi vụ thám hiểm. Chuyến bay đầu tiên là của các tàu Mariner trong thập niên 60 và 70, chúng đã bay qua nhiều lần Sao Kim và Sao Hỏa và một lần bay qua Sao Thủy. Các tàu không gian phóng lên trong chương trình Mariner cũng là những tàu đầu tiên thực hiện bay lướt qua hành tinh (Mariner 2), lần đầu tiên chụp ảnh một hành tinh khác (Mariner 4), lần đầu tiên đi vào quỹ đạo hành tinh khác (Mariner 9), và lần đầu tiên thực hiện kỹ thuật lợi dụng trọng lực (Mariner 10). Đây là kỹ thuật giúp các tàu không gian thu được vận tốc theo mong muốn (tăng hoặc giảm vận tốc) nhờ tác động hấp dẫn của một hành tinh để tới vị trí dự kiến.[105]
Cuộc đổ bộ thành công đầu tiên lên bề mặt Sao Hỏa thực hiện bởi tàu Viking 1 năm 1976. Và hai mươi năm sau một robot tự hành nhỏ đã thực hiện lăn bánh trên Sao Hỏa đó là Mars Pathfinder.[106]
Bên ngoài Sao Hỏa, Sao Mộc lần đầu tiên được viếng thăm bởi tàu Pioneer 10 vào năm 1973. Hơn 20 năm sau Galileo gửi một thiết bị thăm dò vào khí quyển Sao Mộc, và trở thành vệ tinh đầu tiên quay quanh hành tinh này.[107] Pioneer 11 trở thành con tàu đầu tiên viếng thăm Sao Thổ vào năm 1979, và Voyager 2 trở thành tàu đầu tiên (và duy nhất cho tới nay) bay ngang qua Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương lần lượt vào các năm 1986 và 1989. Tàu không gian đầu tiên rời Hệ Mặt Trời là Pioneer 10 vào năm 1983. Và trong một thời gian nó là tàu đi xa Trái Đất nhất, cho tới khi các tàu Voyager 1 và Voyager 2 vượt qua.[108]
Pioneer 10 và 11 và cả hai tàu Voyager đều mang những thông điệp từ Trái Đất đến với các nền văn minh ngoài Trái Đất.[109][110] Vấn đề truyền thông tin trở lên khó khăn hơn đối với các tàu hành trình trong không gian sâu thẳm. Ví dụ, phải mất khoảng 3 tiếng để tín hiệu vô tuyến đến tới tàu New Horizons khi con tàu này đi được một nửa quãng đường tới Sao Diêm Vương.[111] Liên lạc với tàu Pioneer 10 bị mất vào năm 2003. Cả hai tàu Voyager vẫn còn hoạt động và chúng đang thám hiểm vùng biên giới rìa hệ Mặt Trời với không gian liên sao.[112]
Ngày 26 tháng 11 năm 2011, phi vụ Phòng thí nghiệm khoa học Sao Hỏa của NASA đã phóng thành công lên Sao Hỏa. Robot Curiosity đã đáp thành công lên bề mặt Sao Hỏa vào ngày 6 tháng 8 năm 2012, và sau đó bắt đầu tìm kiếm những chứng cứ về sự sống trong quá khứ trên Sao Hỏa.[113][114][115]
NASA tiếp tục các dự án nghiên cứu bao gồm khảo sát Sao Hỏa (Mars 2020 và InSight), Sao Mộc, Sao Thổ và nghiên cứu Trái Đất cũng như Mặt Trời. Các phi vụ đang thực hiện bao gồm Juno bay quanh Sao Mộc, Cassini bay quanh Sao Thổ, New Horizons (bay ngang qua Sao Mộc, Sao Diêm Vương, và một tiểu hành tinh vào 2019), và Dawn nghiên cứu hành tinh lùn Ceres và tiểu hành tinh Vesta trong vành đai tiểu hành tinh. NASA tiếp tục ủng hộ các nghiên cứu đang diễn ra, bao gồm các tàu Pioneer và Voyager đang bay vào vùng ngoài Sao Diêm Vương chưa từng được khám phá, cũng như thám hiểm các hành tinh khí khổng lồ.
Tàu New Horizons có mục tiêu nghiên cứu Sao Diêm Vương được phóng lên vào năm 2006 và đã thực hiện thành công khi bay ngang qua hành tinh lùn này vào ngày 14 tháng 7 năm 2015. Con tàu đã nhận được lực đẩy hấp dẫn từ Sao Mộc vào tháng 2 năm 2007, chụp ảnh một số vệ tinh bên trong của Sao Mộc và kiểm tra các thiết bị gắn trên tàu trong những lần bay ngang qua này. Một tàu khác của NASA là MAVEN thuộc chương trình do thám Sao Hỏa có nhiệm vụ nghiên cứu khí quyển loãng của hành tinh này.[116]
Vào ngày 4 tháng 12 năm 2006, NASA thông báo họ có kế hoạch xây dựng một căn cứ vĩnh cửu trên Mặt Trăng.[117] Mục tiêu là bắt đầu xây dựng căn cứ vào năm 2020, và tới năm 2024, có thể cho căn cứ hoạt động hoàn toàn và hỗ trợ cho các phi hành gia nơi làm việc nghỉ ngơi và cung cấp thực phẩm. Tuy nhiên, vào 2009, Ủy ban Augustine phát hiện thấy chương trình "đi không đúng hướng."[118] năm 2010, tổng thống Barack Obama ra lệnh ngừng triển khai dự án, bao gồm căn cứ trên Mặt Trăng, và điều chuyển sự tập trung của NASA vào dự án đưa phi hành gia tới một tiểu hành tinh và sau đó là tới Sao Hỏa, cũng như hỗ trở mở rộng duy trì sự hoạt động của Trạm Vũ trụ Quốc tế.[119]
Từ 2011, các mục tiêu chiến lược của NASA là[120]
Tháng 8 năm 2011, NASA chấp thuận hai gương kính thiên văn không gian dự phòng do Cơ quan Do thám Quốc gia (National Reconnaissance Office) trao tặng do không còn cần thiết cho mục đích quân sự nữa. Mặc dù được bảo quản lưu kho, các thiết bị này có thông số kỹ thuật tương đương với Kính thiên văn không gian Hubble.[121]
Tháng 9 năm 2011, NASA thông báo khởi động chương trình Hệ thống Phóng Không gian (Space Launch System) phát triển tên lửa hạng nặng có khả năng chở theo phi hành đoàn. Hệ thống Phóng Không gian dùng để phóng tàu Orion và các mô đun dịch vụ lên Mặt Trăng, tiểu hành tinh gần Trái Đất và Sao Hỏa.[122] Tàu Orion không người lái đã được phóng thử nghiệm bằng tên lửa Delta IV Heavy vào tháng 12 năm 2014.[123]
Kính thiên văn không gian James Webb hiện tại là dự án lớn nhất của NASA dự kiến phóng lên vào cuối năm 2018.
Bánh xe của robot Curiosity trên Sao Hỏa, 2012Ngày 6 tháng 8 năm 2012, NASA đã đáp thành công robot tự hành Curiosity lên Sao Hỏa. Ngày 27 tháng 8 năm 2012, Curiosity đã truyền thông điệp được ghi sẵn từ bề mặt Sao Hỏa về Trái Đất, đọc bởi người đứng đầu NASA Charlie Bolden:
| “ | Xin chào. Đây là Charlie Bolden, người đứng đầu NASA, đang nói với bạn thông qua tín hiệu gửi từ Robot tự hành Curiosity, mà lúc này đang ở trên bề mặt Sao Hỏa. Từ buổi hồng hoang, tính tò mò của con người đã dẫn chúng ta không ngừng đi tìm kiếm sự sống mới...những khả năng nằm ngoài chân trời. Tôi muốn chúc mừng các thành viên của gia đình NASA cũng như các đối tác thương mại và chính phủ trên toàn thế giới, vì đã đưa chúng ta bước đến Sao Hỏa. | ” |
Thực đơn
NASALiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: NASA