Cuối tuần qua, cả thế giới đã gần như sửng sốt trước cuộc phóng thử lần 5 của siêu tên lửa Starship. Trong vòng 15 giây ngắn ngủi, hai cánh tay của tháp phóng Mechazilla đã thực hiện một cú bắt giữ ngoạn mục đối với tên lửa đẩy Super Heavy cao 71 mét. Đây là một thành tựu công nghệ chưa từng có đối với SpaceX lẫn các chương trình không gian khác.

Khi hai tầng của siêu tên lửa Starship phóng lên từ cơ sở Starbase ở bang Texas, nó đã tạo nên một màn trình diễn ấn tượng với luồng khí thải sáng rực từ 33 động cơ Raptor. Gần 4 phút sau, tên lửa đẩy Super Heavy tách ra, đảo ngược hướng đi và quay lại tháp phóng.

Hồi năm 2022, khi cuộc phóng thử đầu tiên của Starship còn chưa tiến hành, CEO SpaceX Elon Musk đã giải thích một số nguyên tắc chính để bắt được tên lửa đẩy bằng đôi đũa trên tháp phóng.

Theo Musk thì để gắp lấy Super Heavy, cần phải có sự phối hợp nhịp nhàng của cả tháp phóng lẫn tên lửa đẩy. Thứ nhất, tháp phóng phải được tùy biến riêng và hoạt động của cần cẩu phải chính xác. Thứ hai là tên lửa đẩy phải được giảm tốc phù hợp, tự căn chỉnh đúng vị trí và có khả năng tự sửa lỗi. Cuối cùng là 2 cái chốt nhỏ nhô ra của tên lửa đẩy phải đủ bền chắc để ‘máng’ được nó trên cần cẩu.

Đầu tiên là tháp phóng Mechazilla cao 121 mét, có hai cần cẩu (“đôi đũa”) dùng để bắt lấy những vật thể bay lớn và nặng nhất từng được làm ra. Vì vậy thân tháp và đôi đũa phải hết sức chắc chắn để không chỉ đỡ được tên lửa đẩy, mà còn phải chịu nổi lực va đập, nếu có, khi nó đáp xuống. Tháp còn có hai cần cẩu nhỏ hơn nằm phía dưới, dùng để lắp đặt các bộ phận, tiếp nhiên liệu và bảo trì.

Tiếp theo là vai trò của Super Heavy, nó phải tự làm hết mọi việc cần thiết khi đáp xuống. Tên lửa nặng khoảng 275 tấn khi quay về và có vận tốc rất cao khi đang lao xuống. Vì vậy để đáp được trên tháp phóng thì nó thì phải giảm tốc thật nhanh bằng các động cơ Raptor của mình.

Nó có 33 động cơ Raptor được sắp thành ba vòng với số lượng từ trong ra ngoài là 3-10-20. 20 cái ở ngoài cùng bị tắt khi Super Heavy rơi lại mặt đất do chúng không có tính năng đổi hướng lực đẩy. Theo ước tính, 33 động cơ này có lực đẩy tổng hợp là 74.400 kN nhưng khi đáp xuống, chỉ cần chưa tới 10% mức đó để thắng được trong lực và đạt trạng thái lơ lửng cần thiết.

Gần 7 phút sau khi phóng, khi tên lửa đẩy hạ xuống độ cao 1 km và đạt tốc độ 1.200 km/giờ, thì 13 động cơ phía trong tái khởi động. Vài giây sau, khi tốc độ đã giảm từ 1.200 km/giờ về khoảng 244 km/giờ thì 10 động cơ tắt đi, chừa lại 3 cái trong cùng. Lúc tên lửa lọt vào chính giữa đôi đũa thì tốc độ chỉ còn dưới 20 km/giờ.

Giảm tốc không phải là tất cả mọi việc, nó còn phải tự đổi hướng của lực đẩy sao cho lọt vào đúng chỗ. Vì khi rơi xuống nó vẫn còn hơi lệch so với tháp phóng nên 13 động cơ đã làm điều này không ngừng để so khớp vị trí, điều này được thể hiện qua hướng của các luồng khí thải được điều chỉnh liên tục. Các thao tác này giúp nó chuyển từ trạng thái lắc lư sang thẳng đứng ngay giữa đôi đũa.

Elon Musk cho biết nó phải tự sửa chữa bất kể lỗi gì phát sinh khi các động cơ làm thao tác hạ cánh. May thay trong lần phóng thử này không có lỗi nào như vậy, ngoại trừ một số vòi phun của động cơ bị cong vênh do quá nhiệt.

Cuối cùng là công việc mang tính quyết định của đôi đũa. Nó đã mở sẵn ra và khi Super Heavy lọt vào, nó khép lại, áp sát vào bên hông tên lửa. Đồng thời hai cái chốt cực nhỏ nằm hơi thấp hơn 4 vây lưới sẽ chạm vào mặt trên của đôi đũa để dừng tên lửa lại. Đúng như Elon Musk kỳ vọng, chúng nhỏ tới mức khó mà thấy được từ xa nhưng rất chắc chắn, không hề có dấu hiệu rạn nứt nào.

Giả sử đôi đũa bắt trượt hai cái chốt này, thì 4 vây lưới vẫn được hy vọng có thể giữ nó lại để không bị rớt xuống đất. Nhưng việc này rất rủi ro vì vây lưới không được thiết kế cho việc này nên không chắc gì chúng sẽ chịu được toàn bộ sức nặng. Do đó sự đúng lúc, đúng chỗ của đôi đũa vẫn là điều tiên quyết.

Vào năm 2022 chính Musk cũng không chắc có thể làm được việc này, ông chỉ nói lấp lửng rằng xác suất thành công sẽ cao hơn zero. Với vụ phóng thử lần 5 vừa qua, SpaceX đã biến xác suất đó thành 100%. Dù sao Starship vẫn còn vài lần phóng thử nữa trước khi các phi hành gia tự tin ngồi lên đó hướng tới Mặt trăng.