VNspace (theo Wikipedia)-Module hậu cần (service module) Zvezda là một là đóng góp đầu tiên hoàn toàn của Nga cho trạm không gian quốc tế. Zvezda đã trở thành nền tảng cho sự định cư đầu tiên của con người trên trạm. Trong tiếng Nga, “Zvezda” có nghĩa là ngôi sao.

Lịch sử

Zvezda được phóng lên bằng một tên lửa đẩy Proton vào ngày 11 tháng 7 năm 2000 tại bãi phóng Baikonur Cosmodrome, Kazakhstan. Ngày 25 tháng 7 năm 2000, nó được lắp ghép thành công vào module Zarya của trạm ISS, lúc đó mới chỉ có 2 module Zarya và Unity, ở độ cao khoảng 440 km.

Chức năng

Module hậu cần là nơi sinh hoạt chính ban đầu của các phi hành gia trên trạm. Nó có một hệ thống hỗ trợ sự sống, phân phối năng lượng điện và xử lý dữ liệu. Ngoài ra nó còn có hệ thống điều khiển bay cũng như hệ thống đẩy, giúp nó thực hiện các chức năng này thay cho Zarya khi nó vừa được lắp ghép vào trạm. Nó cũng có một hệ thống thông tin liên lạc có khả năng nhận được các lệnh điều khiển từ dưới mặt đất. Hiện tại, nhiều chức năng của Zvezda đang được hỗ trợ hoặc thay thế bởi các bộ phận của Mỹ. Tuy nhiên, nó vẫn là bộ phận trung tâm về mặt cấu trúc cũng như chức năng của phần của Nga trên trạm cũng như là nơi ở chính của các thành viên phi hành đoàn. Cơ quan không gian châu Âu (ESA) cung cấp một hệ thống quản lý dữ liệu (Data Management System), hoạt động giống như bộ não của Zvezda. Hệ thống máy tính này không chỉ điều khiển các chức năng của module hậu cần, mà còn đưa ra sự điều khiển đối với các bộ phận trên trạm của Nga cũng như lái và định hướng cho trạm cho tới khi phòng thí nghiệm Destiny được lắp ghép vào trạm trong chuyến bay STS-98. Destiny chứa các hệ thống đảm nhiệm việc quản lý và điều khiển các hoạt động của ISS. Việc điều khiển sự định hướng của ISS là sự phối hợp trách nhiệm của các bộ phận của Nga và Mỹ. Module hậu cần cung cấp sự đẩy cho trạm trong các hoạt động như việc nâng độ quỹ đạo định kỳ cho trạm. Hệ thống hoa tiêu của Zvezda cung cấp dữ liệu cho hệ thống điều khiển chuyển chuyển động (motion control system) trên Destiny hỗ trợ cho việc lái trạm ISS của Mỹ cho đến khi phần cứng của hệ thống định vị toàn cầu được đưa lên trạm trong một nhiệm vụ sau đó.

Kĩ thuật

Sơ đồ của Zvezda

Zvezda có khối lượng 19,051 kg, dài 13.1 m, chiều rộng tính cả 2 tấm năng lượng mặt trời là 29.7 m. Zvezda gồm có 3 bộ phận điều áp: một khu vực chuyển tiếp (Transfer Compartment) nhỏ hình cầu ở đầu phía trước, bộ phận chính là khu vực làm việc (Work Compartment) là một hình trụ dài, và buồng chuyển tiếp (Transfer Chamber) nhỏ hình trụ ở đầu phía sau. Bộ phận này giữ các thiết bị bên ngoài như thùng chứa nhiên liệu ngoài, động cơ đẩy và ăngten liên lạc. Module có 4 cổng kết nối, một cái nằm ở phía sau phòng chuyển tiếp, ba cái còn lại nằm ở khu vực chuyển tiếp, với một cái hướng về phía trước, một cái hướng lên và một cái hướng xuống. Cổng kết nối phía sau có một đầu dò và một cơ cấu kết nối hình nón cho phép sự kết nối của tàu vận tải Progress và tàu chở người Soyuz, cũng như tàu vận tải tự động ATV của ESA sau này. Zvezda cũng được trang bị một hệ thống gặp gỡ và kết nối tự động (automated rendezvous and docking system). Cổng kết nối phía trước của Zvezda nối với Zarya. Hai cổng kết nối còn lại sẽ được lắp ghép với các module khác của Nga trên trạm ISS. Các tiện nghi trên trạm bao gồm các buồng ngủ cá nhân cho các phi hành gia, một toalet và các thiết bị vệ sinh, một nhà bếp có tủ lạnh và một cái bàn có thể giữ được thức ăn khi ăn. Module có tổng cộng 13 cửa sổ, gồm 3 cửa sổ đường kính 9 inch trên bộ phận chuyển tiếp để quan sát các quá trình kết nối, một cửa sổ đường kính 16 inch lớn ở khu vực làm việc, một cửa sổ riêng cho mỗi khu cá nhân. Còn có thêm một số cửa sổ để quan sát trái đất và bên trong module. Ngoài ra bên trong còn có thiết bị tập thể dục bao gồm một máy chạy bộ và một xe đạp cố định được cung cấp bởi NASA. Nước thải sẽ được tái chế để sử dụng trong thiết bị sản xuất oxy. Các chuyến đi bộ ngoài khoảng không sử dụng áo Orlan-M của Nga có thể được thực hiện từ Zvezda thông qua bộ phận chuyển tiếp đóng vai trò như một nút không khí. Module cũng thực hiện việc liên lạc về dữ liệu, âm thanh và hình ảnh với các trung tâm điều khiển ở Matxcơva và Houston. Tại thời điểm phóng, nhiều hệ thống ở trạng thái không hoạt động và được kích hoạt bởi một mệnh lệnh được lập trình trước. Các tấm thu năng lượng mặt trời được triển khai sau đó cũng như các ăngten liên lạc khác.

Gặp gỡ và kết nối

Trên quỹ đạo, Zvezda trở thành bộ phận thụ động trong cuộc gặp gỡ với ISS khi đó gồm Zarya và Unity. Zvezda giữ một quỹ đạo cố định trong khi Zarya thực hiện việc gặp gỡ và nối kết dưới sự điều khiển từ mặt đất sử dụng hệ thống gặp gỡ và kết nối tự động của Nga (Kurs). Sau khi kết nối, Zvezda đảm nhận nhiệm vụ điều khiển độ cao và nâng quỹ đạo. Nhiều bộ phận của Zarya được tắt đi và bộ phận đầu tiên của trạm hiện tại được sử dụng chủ yếu để chứa nhiên liệu cũng như cung cấp một thể tích điều áp để làm kho chứa. Trong trường hợp việc lắp ghép tự động không thành công, một phi hành đoàn 2 người sẽ được phóng lên trên tàu Soyuz từ sân bay vũ trụ Baikonur Cosmodrome khoảng 15 ngày sau đó để trực tiếp thực hiện công việc kết nối. Phi hành đoàn sẽ đậu tàu Soyuz vào cổng phía sau của Zvezda 2 ngày sau khi phóng, vào trong module mới này, lắp ráp một hệ thống điều khiển việc gặp gỡ từ xa (TORU) bên trong. Hai ngày sau đó, họ sẽ sử dụng TORU để điều khiển ISS về phía Zvezda để thực hiện việc nối kết.

Quá trình ghép nối Zvezda

Các ăngten trên Zvezda được triển khai	Cùng lúc, các tấm năng lượng mặt trời được trải ra và các hệ thống chính trên module được kích hoạt	Sau đó, Zvezda được kiểm tra và định hướng theo cách có thể tiết kiệm nhiên liệu nhất	Các hệ thống thông tin liên lạc, cảm biến trạng thái và định vị được kiểm tra từ mặt đất
Những người điều khiển sẽ thay đổi trạng thái quỹ đạo cũng như thử nghiệm động cơ điều khiển module	Động cơ chính của module được kích hoạt để nâng độ cao của Zvezda lên khoảng độ cao của ISS	Hệ thống thu năng lượng mặt trời được kiểm tra cũng như máy tính của hệ thống điều chỉnh chuyển động để đảm bảo Zvezda sẵn sàng kết nối vào ISS	Zvezda được điều chỉnh vào vị trí sẵn sàng kết nối
Hệ thống Kurs được kích hoạt, Zvezda trở thành phần bị động trong sự lắp ráp với trạm ISS	Trạm không gian, điều khiển bởi Zarya, sẽ bám theo, tiếp cận và kết nối với Zvezda sử dụng hệ thống gặp gỡ tự động trên Zarya	Sau khi sự ghép nối hoàn toàn kín khí, chức năng điều khiển sẽ được chuyển từZarya về Zvezda

Bên lề

Hệ thống quản lý dữ liệu là phần cứng đầu tiên của châu Âu được mang lên trạm. Nó được phát triển và sản xuất tại châu Âu bởi một tổ hợp công nghiệp dẫn đầu là Daimler – Chrysler tại Bremen, Đức. ESA cung cấp hệ thống này cho đối tác Nga để đổi lại hai hệ thống kết nối đơn vị bay (flight-unit docking system), không có sự trao đổi về tài chính nào, được sử dụng cho một phương tiện của ESA sau này, tàu vận tải tự động ATV.

Zvezda trong quá trình chế tạo tại Nga

Tên lửa Proton phóng Zvezda lên quỹ đạo

Zvezda trên trạm ISS

Chỗ ăn trên Zvezda

VNspace-Những nhà thám hiểm mặt trăng thế hệ kế tiếp của NASA có thể sống trong những ngôi nhà di động và lái thiết bị RV cỡ nhỏ có khả năng di chuyển trong thời gian trên một tuần trong một lần thám hiểm.

Những phương tiện chuyên chở thám hiểm có thể có kích thước ngang với những phương tiện di chuyển chạy bằng điện đã được sử dụng trong suốt thời gian 3 con tàu Apollo cuối cùng hạ cánh xuống mặt trăng từ năm 1971-1972. Tuy nhiên, những phương tiện thế hệ mới có trang bị vỏ bảo vệ và hệ thống điều áp, nhờ đó các phi hành gia sẽ tránh tốt hơn những tác nhân gây hại như bức xạ, nhiệt độ khắc nghiệt và các nguy hiểm khác.

Phương tiện thám hiểm mặt trăng kiểu mới của NASA

Các phi hành gia cũng sẽ thoải mái hơn trong những bộ quần áo bình thường, không phải mặc những bộ quần áo vũ trụ kềnh càng như các thế hệ trước của tàu vũ trụ Apollo đã mặc khi vận hành cỗ máy thám hiểm. Để phục vụ những chuyến đi bộ, chiếc xe kiểu mới này có trang bị những bộ quần áo vũ trụ liền khối và được gắn bên ngoài xe. Các phi hành gia có thể trượt vào trong bộ quần áo này bằng một cửa sập.

Tại một hội thảo vũ trụ tại Long Beach – Calif vào tuần vừa rồi, Mike Gernhardt, một chuyên gia của NASA  – cho biết: “Chỉ mất 10 phút để mặc bộ quần áo vũ trụ và sẵn sàng cho chuyến thám hiểm”. Gernhardt hiện đang làm việc trong chương trình khám phá vũ trụ hậu thời kỳ tàu con thoi của NASA có tên Chòm sao (Constellation) với mục tiêu là đến năm 2020 sẽ đưa các phi hành gia trở lại mặt trăng.

Cơ quan NASA đang dự tính sẽ có 2 phương tiện khám phá mặt trăng kiểu mới nhằm phục vụ mục đích lưu trú tạm thời trên mặt trăng tới 2 tuần. Hiện chưa xác định được chi phí của hai chiếc xe nói trên. NASA chốt ngân sách khoảng 104 tỷ USD dành cho việc hạ cánh lên mặt trăng lần đầu bao gồm cả phát triển hệ thống phóng tàu mới và thiết bị đáp lên mặt trăng.

Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ mong muốn phần lớn chi phí dành cho chương trình Chòm sao sẽ được lấy từ chương trình phát triển tàu con thoi – là chương trình sẽ dừng lại vào năm 2010 cùng với sự hoàn thành Trạm vũ trụ quốc tế.

Không giống như các chuyến thăm của tàu Apollo đến mặt trăng, NASA dự tính sẽ xây dựng nơi cư trú thường xuyên trên đó. Thay vì sử dụng các cấu trúc nhỏ hơn được gắn kết với nhau theo thời gian, NASA hiện đang xem xét việc phóng một trạm cư trú cỡ lớn thông qua một tàu vận tải không người lái để bắt đầu xây dựng căn cứ trên. Các môđun mở rộng có thể được gắn thêm sau đó.

NASA hiện vẫn chưa quyết định vị trí đặt trạm cư trú thường xuyên mặc dù các nhà khoa học đang nóng lòng muốn khám phá một miệng núi lửa ở gần cực nam của mặt trăng mà họ hi vọng có thể tồn tại băng nước trong đó. Doug Cooke – trợ lý dự án khám phá mặt trăng của NASA – cho biết, hiện có một ý tưởng đang được xem xét là sử dụng trạm cư trú có thể di chuyển được, nhờ đó có thể đáp ứng được những mục đích khoa học khác nhau.

VNspace-Mới đây, Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) đã thử nghiệm thành công một loại nhiên liệu dành cho tên lửa đẩy. Nó được hy vọng là sẽ tăng thêm hệ số an toàn cho quá trình phóng, đẩy vệ tinh hay tàu vũ trụ. Bên cạnh đó, giá thành của các quá trình này sẽ được giảm hơn rất nhiều. Loại nhiên liệu có thành phần mang paraffin này sẽ được dùng cho các tên lửa đẩy của phi thuyền con thoi.

Đây là thành quả của rất nhiều trung tâm khoa học cùng với các trường ĐH khác nhau trong toàn nước Mỹ. Trong suốt 2 năm nghiên cứu và thử nghiệm để phát triển một loại nhiên liệu không mang nhiều độc tính, dễ dàng vận chuyển và có nguồn gốc hoá học gần với những loại nhiên liệu dễ kiếm. Các sản phẩm phụ của loại nhiên liệu mới này sau khi đốt cháy là cardbon dioxide và nước, không giống như loại nhiên liệu truyền thống có sản phẩm phụ là oxide nhôm và các khí gas có nguồn gốc axid, như là hydro clo-rua (hydrogen chloride). Ông Greg Zilliac thuộc trung tâm KH Ames của NASA nói: “”Đây là một phát minh hết sức có giá trị. Loại nhiên liệu truyền thống ở thể rắn nên dễ vận chuyển và đóng gói. Tuy nhiên, loại nhiên liệu mới này có giá rẻ hơn rất nhiều và chúng không độc hại và không gây nguy hiểm. Chúng có nguồn gốc hoá học bền vững và thân thiện với môi trường. Các tên lửa đẩy có thể được nạp nhiên liệu ngay tại bệ phóng chứ không phải về tận nhà máy. Bằng cách này, chúng ta có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí””.

Mục tiêu chính của NASA là xác định xem những kết quả đầy hứa hẹn này có đáp ứng được với những yêu cầu khắt khe về nhiệt độ cũng như độ an toàn đối vớicác nhiên liệu đưa vào trong buồng đốt cháy của các tên lửa đẩy.Ông Zilliac nói thêm: “”Các thử nghiệm đốt cháy của NASA cho những kết quả hết sức khả quan và chúng cho phép chúng tôi xác định được tỷ lệ cháy trong các khoang đốt nhiên liệu lớn cũng khá cao giống như trong các khoang thí nghiệm nhỏ hơn tại trường Stanford. Loại nhiên liệu mới có những ý nghĩa to lớn đối với các cuộc thám hiểm không gian trong tương lai””.

Giáo sư Brian Cantwell nói : “”Các tên lửa đẩy của tàu con thoi sử dụng loại nhiên liệu mới cũng có kích thước chỉ dài hơn một chút so với loại tên lửa truyền thống. Loại tên lửa mới này có thêm bộ điều chỉnh nhiên liệu để có thể chủ động trong việc khởi động cũng như dừng hoạt động. Trong khi đó, các tên lửa đẩy truyền thống không cho phép can thiệp được một khi chúng đã khởi động. Lợi thế này làm cho loại tên lửa đẩy có sử dụng thế hệ nhiên liệu mới được mong chờ đưa vào sử dụng càng sớm càng tốt. Thậm chí chúng còn được thiết kế để sao cho có thể quay trở lại bệ phóng nhằm tái sử dụng thêm nhiều lần nữa”. Các tên lửa đẩy truyền thống sử dụng loại nhiên liệu oxy hoá lỏng để làm mồi trước khi đưa vào khoang đốt cháy có chứa sẵn nhiên liệu rắn. Nhờ vào quá trình mồi này mà ngọn lửa có thể làm bốc hơi các nhiên liệu dạng rắn và thúc đẩy quá trình đốt cháy. Những nhiên liệu dạng rắn này không thể nâng cao được tỷ lệ đốt cháy hết trong khoang của tên lửa. Bên cạnh đó, phạm vi áp dụng của chúng cũng rất giới hạn và không thể thương mại hoá được mặt hàng này. Các thử nghiệm mới đã cho thấy loại nhiên liệu mới này có Các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm hàng loạt lần đầu tiên vào ngày tỷ lệ đốt cháy hết cao gấp ba lần loại nhiên liệu cũ.

24/9/2001. Các kết quả rất khả quan. Thử nghiệm mới vừa rồi khó khăn hơn rất nhiều với áp suất trong khoang đốt cháy lên tới hơn 60 Atmôfe (60 atmospheres).

]]> http://vnspace.wordpress.com/2008/05/08/nasa-th%e1%bb%ad-nghi%e1%bb%87m-thanh-cong-nhien-li%e1%bb%87u-m%e1%bb%9bi/feed/ 0 Сông nghệ hàng không-Tên lửa vũ trụ-Vệ tinh http://vnspace.wordpress.com/2008/05/08/t%e1%ba%a1i-sao-b%e1%bb%99-d%e1%bb%93-du-hanh-khong-phat-n%e1%bb%95-trong-vu-tr%e1%bb%a5/ http://vnspace.wordpress.com/2008/05/08/t%e1%ba%a1i-sao-b%e1%bb%99-d%e1%bb%93-du-hanh-khong-phat-n%e1%bb%95-trong-vu-tr%e1%bb%a5/#comments Thu, 08 May 2008 18:01:34 +0000 Hoàng Phong http://vnspace.wordpress.com/?p=51 ]]>

Quần áo của các nhà du hành được làm bằng nhiều lớp sợi siêu bền và các vật liệu khác đủ cứng để không bị bục rách trong khoảng không vũ trụ.

Các vật liệu tạo nên 9 hoặc 10 lớp bảo vệ này gồm vải chất lượng cao, kết hợp giữa Teflon với kevlar chống chầy xước, một lớp màng Mylar tráng nhôm có tăng cường thêm vải bố Darcon, vải nylon tráng Neoprene, vải Dacron, vải nylon tráng polyurethane, màng chìm polyurethane, nylon dẫn trở gồm nhiều lớp sợi kim loại, vải tổng hợp Vinyl ethylene tạo ống dẫn cho chất làm nguội nước và lớp lót bằng lụa nylon giúp cho cơ thể dễ chịu.

Tuy vậy lực kéo của chân không không phải là mối đe dọa chính đối với các lớp vải này. Mối nguy hiểm trực tiếp hơn là việc mất áp suất khí quyển bên trong do một lỗ nhỏ gây ra bởi một thiên thạch cực nhỏ, và do tiếp xúc với nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, tùy thuộc vào vị trí của các phi hành gia ở phía nào của trái đất, gần hay xa mặt trời.

Chiếc ba lô đeo sau lưng các phi hành gia chính là một chiếc máy duy trì áp suất không khí để thở và kiểm soát nhiệt độ.

Nhật Bản đã trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu, thử nghiệm và chế tạo tên lửa đẩy có khả năng sử dụng lại 100 lần.

Hiện tại, tên lửa có chức năng như vậy nhưng có kích thước bé hơn đã thử nghiệm thành công. Sau khi phóng lên không gian, nó đã sử dụng các động cơ được trang bị để quay lại trái Đất tại địa điểm đã được phóng đi.

Chương trình chế tạo tên lửa sử dụng đa lần được đầu tư vốn ban đầu từ 41- 83 triệu USD và dự kiến tới năm 2011 – 2012 sẽ đưa vào áp dụng lần đầu tiên trên thế giới.

Hiện tại để đưa vệ tinh lên quỹ đạo, Nhật Bản phải sử dụng tên lửa đẩy một lần với chi phí lên tới 1,7 – 2,5 triệu USD/ một lần phóng.

Với tên lửa đẩy sử dụng lại 100 lần, chi phí cho một lần phóng vệ tinh chỉ còn 125.000USD và Nhật Bản sẽ trở thành một quốc gia không có địch thủ của tương lai gần trong lĩnh vực dịch vụ thương mại vũ trụ.

Cơ quan vũ trụ Liên bang Nga vừa công bố định hướng chế tạo thế hệ tên lửa vũ trụ mới và tàu vũ trụ con thoi sáu chỗ. Người ta cũng dự kiến sẽ xây dựng một sân bay vũ trụ mới ở vùng Viễn Đông.

Tàu con thoi Buran đang được tên lửa Energia đưa lên không gian

Ông Anatolij Perminov – người đứng đầu Cơ quan Vũ trụ Liên bang nói rằng đầu năm 2008, lãnh đạo đất nước sẽ xem xét vấn đề này. Hiện mới chỉ biết sân bay vũ trụ mới sẽ được xây dựng ở vùng Viễn Đông.

Nhiều khả năng là ở tỉnh Amur. Nga vẫn đề nghị thuê sân bay vũ trụ Baikonur của Kazakhstan cho đến năm 2020. Và nếu xây dựng sân bay vũ trụ mới thì có thời gian hai sân bay này được đồng thời sử dụng.

Về kế hoạch chế tạo tên lửa đẩy mới và tàu vũ trụ con thoi thì đã công bố cuộc thi thiết kế. Theo những thông tin ban đầu, tham gia vào việc nghiên cứu thiết kế loại tên lửa đẩy mới có Trung tâm tên lửa vũ trụ Samara CSKB-Progress với tên lửa Liên hợp 3, Trung tâm khoa học sản xuất vũ trụ quốc gia mang tên Khrunichev với các tên lửa Angara-3P và Angara-5P, Trung tâm tên lửa vũ trụ mang tên Maeev – hiện là đơn vị thiết kế hàng đầu các tên lửa đạn đạo.

Diện mạo của tàu vũ trụ con thoi tạm thời còn chưa rõ, chỉ biết một điều nó có 6 chỗ. Hiện Công ty vũ trụ Energia đang nghiên cứu dự án này. Đó là một tàu sử dụng nhiều lần với trọng lượng xuất phát có ích vào khoảng 12 – 14 tấn.

Tuy nhiên vẫn chưa biết tên lửa đẩy nó là loại gì. Có đề nghị sử dụng mô đen cải tiến tiếp theo của tên lửa Liên hợp, về thực chất là một loại tên lửa đẩy mới. Đó là dự án Rạng Đông và giai đoạn phát triển tiếp theo của nó là Onega.

Lưu ý là trước đây, vào năm 1988 Liên Xô từng chế tạo được tàu vũ trụ con thoi mang tên Buran và nó đã từng bay vào vũ trụ nhờ tên lửa đẩy Energia sau đó hạ cánh an toàn. Tuy nhiên, sau chuyến bay duy nhất đó, tàu này không được sử dụng lần nào nữa.

Một ngày nào đó, cánh buồm mặt trời có khối lượng rất nhẹ sẽ được sử dụng để dùng năng lượng mặt trời đẩy các tàu vũ trụ di chuyển. Một chiếc buồm loại này vừa trải qua thử nghiệm quan trọng đầu tiên.

Chiếc buồm mặt trời này do NASA và Công ty Alliant Techsystems (ATK) chế tạo đã được triển khai thành công vào tháng 5. Chiếc buồm được điều khiển trong phòng chân không lớn nhất thế giới mô phỏng môi trường Vũ trụ.

ATK nghiên cứu phát triển loại buồm này với sự hợp tác của Công ty SRS Technologies tại Huntville, Bang Alabama, Hoa Kỳ. Dave Murphy, Chủ nhiệm Công trình nghiên cứu về buồm mặt trời của Công ty ATK cho biết: “Cuộc thử nghiệm đầu tiên đã thành công tốt đẹp”. Toàn bộ quá trình thử nghiệm sẽ kéo dài khoảng 6 tuần. Những người ủng hộ chinh phục vũ trụ coi buồm mặt trời là một phương tiện để đẩy các tàu vũ trụ di chuyển mà không cần phải mang theo hàng tấn nhiên liệu, thường chiếm khoảng 25% trọng lượng của con tàu.

Photon từ mặt trời sẽ đập vào những cánh buồm chỉ mỏng bằng 1/30 sợi tóc con người, truyền lực cho cánh buồm để đẩy con tàu. Khi con tàu vũ trụ tăng tốc, về mặt lý thuyết nó có thể bay ra ngoài Thái dương hệ nhanh hơn so với con tàu sử dụng nhiên liệu hoá học thông thường. Những cuộc thử nghiệm đầu tiên này sẽ là cơ sở cho NASA chế tạo những con tàu thăm dò vũ trụ nghiên cứu Mặt trời và thám hiểm phần còn lại của Thái dương hệ trong tương lai.

Murphy cho biết tàu vũ trụ sử dụng buồm mặt trời phải có sải cánh dài từ 80 đến 160m để đạt được đủ lực đẩy từ Mặt trời. Kích thước của cánh buồm phụ thuộc một phần vào khối lượng của con tàu. Buồm mặt trời được thử nghiệm có chiều ngang 20m nhưng chỉ nặng có 23kg. Đây là cánh buồm có kích cỡ lớn nhất có thể đặt vừa vào phòng chân không, chỉ cách tường có 20cm. Trong những lần thử nghiệm trong chân không tại trạm Plum Brook, Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA ở Sandusky, bang Ohio, Hoa Kỳ, các kỹ sư đã tiến hành thử nghiệm thế bay, hay hướng bay của cánh buồm và điều chỉnh bằng cách xoắn cánh buồm ở cung một phần tư, vì vậy chiếc buồm xếp lại trông giống như một bánh răng chốt. Khi lực mặt trời tác động vào cánh buồm, nó sẽ quay và khiến cho con tàu vũ trụ lăn theo và chuyển hướng.

Trước mắt, buồm mặt trời còn phải được thử nghiệm nhiều lần, bao gồm thử nghiệm về nhiệt và thử nghiệm về dao động, nhằm mô phỏng sự xô đẩy diễn ra khi phóng tàu vũ trụ. Vào tháng 8 năm 2004, Nhật Bản đã triển khai hai cánh buồm mặt trời trong Vũ trụ, một kỳ tích mà Hoa Kỳ vẫn chưa đạt được. Tuy nhiên, Murphy cho rằng người Nhật mới chỉ thử nghiệm yếu tố buồm mặt trời trong vũ trụ trong khi mục đích của NASA là thử nghiệm toàn bộ tàu vũ trụ có sử dụng buồm mặt trời vào cuối thập kỷ này. Trong khi đó, Hiệp hội Hành tinh, một tổ chức phi lợi nhuận ở Hoa Kỳ ủng hộ việc thúc đẩy khám phá vũ trụ, đang chuẩn bị phóng chiếc buồm mặt trời đầu tiên của họ trên một tên lửa của Nga. Việc phóng con tàu này sẽ diễn ra không sớm hơn ngày 31/5 từ một tàu ngầm của Nga. Theo Susan Lendroth, một phát ngôn viên của Hiệp hội Hành tinh, buồm mặt trời dài 30m này có thể bay trong quỹ đạo trái đất nhiều tuần trước khi bốc cháy vào thời điểm trở lại khí quyển.

Phóng tàu vũ trụ con thoi từ một loại thủy phi cơ hai thân bay với vận tốc 600 km/h bên trên mặt biển, tàu vũ trụ được xuất phát theo chiều ngang cùng chiều với thủy phi cơ. Đó là ý tưởng táo bạo của các kỹ sư người Nga và Nhật.

Trong khi các nhà nghiên cứu Mỹ đang ra sức hoàn thiện những loại máy bay – vũ trụ (những loại máy bay được chế tạo như mô hình tàu vũ trụ có tốc đọ bay siêu âm) một tầng, có thể dùng lại nhiều lần theo kiểu tàu con thoi, thì nhiều nhà nghiên cứu Nga và Nhật Bản lại tìm cách làm sao bứt các tàu con thoi của họ khỏi lực hút Trái đất một cách hiệu quả nhất và ít tốn kém hơn. Thực vậy, như chúng ta đã biết, vị trí thuận lợi nhất để phóng các con tàu vũ trụ là trên đường xích đạo, vì tại đó các tàu vũ trụ sẽ tận dụng được tối đa lực văng ra tự nhiên sinh ra do sự quay của Trái đất. Thế mà không giống như châu Âu có những lãnh thổ hải ngoại nằm trên đường xích đạo, ví dụ như Pháp có lãnh thổ Kourou và Guyane (nơi phóng các tên lửa Arian), Mỹ có Mũi Canaveral ở Florida, Nga và Nhật Bản không có lãnh thổ nào nằm trên đường xích đạo để từ đó phóng hay hạ cánh các tàu vũ trụ của họ. Đây cũng là một trong những lý do khiến các nhà nghiên cứu hai nước bắt tay vào nghiên cứu phương pháp phóng tàu vũ trụ này. Nhật Bản đang quan tâm hơn bao giờ hết đến chinh phục Vũ trụ. Còn người Nga lại là những chuyên gia hàng đầu về thủy phi cơ (loại máy bay có thể lướt trên mặt nước với tốc độ cao) từ những năm 60. Thực vậy, năm 1963 người Nga đã bí mật chế tạo chiếc thủy phi cơ KM (Korabl – Meket) mà tình báo quân sự Mỹ gọi là “Con quái vật của biển cả”, nặng 540 tấn, bay cách mặt nước vài mét với tốc độ 500km/h. Năm 1973, Hải quân Liên Xô lại có thêm chiếc thủy phi cơ Orlyonok, có thể lướt trên mặt biển với tốc độ 400km/h. Vài năm sau khi chiếc KM gặp nạn năm 1980, một loại thủy phi cơ nữa là Lun đã ra đời, nặng 400 tấn và được quân đội Liên Xô sử dụng để từ đó phóng các tên lửa.

Chính chiếc Lun này đã gợi cho các kỹ sư Nga, Alexander Nebylov và Victor Sokolov cùng hai kỹ sư Nhật Bản, Nobuyuki Tomita và Yoshiaki Ohkami, ý tưởng về một loại thủy phi cơ khổng lồ dùng làm nơi cất và hạ cánh các tàu vũ trụ con thoi. Đó sẽ là một chiếc thủy phi cơ hai thân được nối với nhau bởi một chiếc “cầu sân bay” diện tích 3.000m2, trên đó được phủ lớp chất chống nhiệt. Chiếc thủy phi cơ này sẽ được đẩy bởi từ 8 đến 10 mô tơ cực mạnh của máy bay (hiện đang được chế tạo tại Nga) cho phép nâng được một khối lượng 1.600 tấn, trong đó 800 tấn là trọng lượng của tàu vũ trụ, lên cách mặt biển vài mét và bay với tốc độ 600km/h. Khi chiếc thủy phi cơ chở chiếc tàu vũ trụ con thoi trên chiếc cầu của nó bay gần đạt vận tốc tối đa thì cũng là lúc con tàu vũ trụ này bắt đầu khởi động mô tơ của nó để chuẩn bị bứt ra khỏi chiếc thủy phi cơ. Lúc đầu tầu vũ trụ con thoi sẽ bay theo phương nằm ngang, nó bứt ra ở góc 150 , sau đó sẽ dần dần bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 966km/h để thoát khỏi lực hút Trái đất.

Ưu điển của hình thức phóng tàu con thoi này là gì? Ưu điểm đầu tiên là tạo cho tàu con thoi một vận tốc ban đầu lớn và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn. Trong hệ thống cất cánh truyền thống theo phương thẳng đứng, tên lửa đẩy cho tầu con thoi phải có khối lượng nhiên liệu rất lớn để có thể đưa được khối lượng lớn bứt ra khỏi bầu khí quyển. Còn trong trường hợp cất cánh theo phương nằm ngang trên một chiếc thủy phi cơ thì tầu con thoi khi cất cánh đã có sẵn một vận tốc ban đầu, do đó tiết kiệm được nhiên liệu mà tầu phải mang theo. Nên nhớ rằng lượng nhiên liệu tầu mang theo lớn hơn nhiều lượng nhiên liệu dùng cho tên lửa đẩy. Một ưu điểm nữa, địa điểm phóng tàu con thoi từ thủy phi cơ là bất kỳ nơi nào trên đường xích đạo trong vùng biển quốc tế, để tận dụng được đà văng tự nhiên do lực quay của Trái đất sinh ra. Khi sử dụng chiếc thủy phi cơ có cái lưng phẳng lớn này, người ta sẽ tận dụng được “Hiệu ứng mặt đất”, giống như một đệm khí: khi bay là là mặt nước thì bên dưới chiếc thủy phi cơ này không khí sẽ trở nên đặc hơn và tạo nên một đệm khí giúp đẩy nó bay lên, diện tích bề mặt gồm cánh và thân thủy phi cơ càng lớn thì lực đẩy của đệm khí càng mạnh. Điều này giải thích vì sao trong Chiến tranh Thế giới thứ II, nhiều phi công đã lợi dụng hiện tượng tự nhiên này trong trường hợp máy bay của họ bị hỏng một trong số các mô tơ, họ đã cho máy bay bay là là mặt nước để giúp tăng thêm lực đẩy cho báy bay, nhờ hiệu ứng đệm khí.

Bên cạnh những ưu điểm trên, các kỹ sư còn phải tính đến nhiều vấn đề như hạ tầng cơ sở cho loại thủy phi cơ này, nhất là để đối phó với vấn đề kỹ thuật và thời tiết. Chẳng hạn phải phối hợp nhịp nhàng giữa tốc độ của tàu con thoi và tốc độ của thủy phi cơ. Vấn đề hạ cánh là khó khăn nhất vì ngoài yêu cầu về tính chính xác thì thời tiết cũng phải thuận lợi.

Sciences et Avenir, 1/2005