Sứ mệnh Thiên Vấn-3 của Trung Quốc đặt mục tiêu đưa đất sao Hỏa về Trái Đất vào năm 2031, lần đầu tiên trên thế giới

Cuộc đua tìm lời giải cho câu hỏi lâu đời nhất của nhân loại

Trung Quốc đang hướng tới mục tiêu chưa quốc gia nào đạt được: đưa các mẫu vật từ sao Hỏa về Trái Đất. Sứ mệnh Thiên Vấn-3, dự kiến được phóng thành hai đợt vào năm 2028, đặt mục tiêu đưa về ít nhất 500 gram vật chất sao Hỏa vào năm 2031. Thành công có thể giúp Trung Quốc trở thành nước đầu tiên làm được điều này trong lịch sử khám phá không gian sâu, đồng thời góp phần giải đáp một trong những câu hỏi cơ bản nhất của khoa học. Ông Lưu Kế Trung, tổng thiết kế sứ mệnh, thông báo tại kỳ họp chính trị thường niên của Trung Quốc hồi tháng 3 rằng dự án đã đạt đột phá ở các công nghệ then chốt và sẽ bước vào giai đoạn phát triển mô hình bay trong năm nay. Lộ trình này có thể giúp Trung Quốc vượt lên trước các nỗ lực quốc tế khác nhằm đến sao Hỏa và đưa mẫu vật trở về, với những hệ quả vượt xa uy tín quốc gia.

Sứ mệnh là kết quả của nhiều năm hoạch định và kế thừa thành công trước đó của Trung Quốc tại sao Hỏa. Năm 2021, xe tự hành Chúc Dung hạ cánh xuống hành tinh này trong khuôn khổ sứ mệnh Thiên Vấn-1, đưa Trung Quốc trở thành quốc gia thứ hai vận hành xe tự hành trên bề mặt sao Hỏa. Sứ mệnh phát hiện bằng chứng về băng nước trộn lẫn với đất và sỏi bên dưới bề mặt, làm gia tăng sự quan tâm của giới khoa học đối với việc đưa mẫu vật về để phân tích chi tiết trong phòng thí nghiệm. Khác với các thiết bị thám hiểm robot phải mang theo những dụng cụ thu nhỏ đi hàng triệu kilomet khỏi Trái Đất, mẫu vật đưa về sẽ cho phép các nhà khoa học tận dụng toàn bộ năng lực của phòng thí nghiệm trên Trái Đất để tìm kiếm hóa thạch vi mô, hợp chất hữu cơ và dấu hiệu hóa học có thể cho biết liệu sự sống từng tồn tại trên hành tinh láng giềng của chúng ta hay không.

Ý nghĩa của sứ mệnh không chỉ nằm ở sự tò mò khoa học. Nếu thành công, Thiên Vấn-3 sẽ đánh dấu lần đầu tiên nhân loại thu hồi vật chất từ một hành tinh khác có khả năng tồn tại sự sống, đưa Trung Quốc lên vị trí dẫn đầu trong lĩnh vực thám hiểm hành tinh và mở ra cơ hội hợp tác khoa học quốc tế mới. Khi công bố với báo giới, ông Lưu Kế Trung mô tả đây là một dự án hàng không vũ trụ tiên phong, có độ khó rất cao.

Sứ mệnh Thiên Vấn-3 là một dự án hàng không vũ trụ tiên phong, sáng tạo và có độ khó rất cao. Sứ mệnh được kỳ vọng sẽ đưa mẫu vật sao Hỏa về Trái Đất lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển tích hợp chất lượng cao của khoa học, công nghệ và ứng dụng không gian.

Kỹ thuật cho một sứ mệnh chưa từng có

Khác với các sứ mệnh sao Hỏa trước đây chỉ dựa vào một lần phóng, Thiên Vấn-3 sử dụng kiến trúc phức tạp gồm hai lần phóng, đòi hỏi phối hợp chính xác giữa nhiều tàu vũ trụ. Hai tên lửa đẩy Trường Chinh-5 sẽ cất cánh trong cửa sổ phóng tối ưu tới sao Hỏa vào cuối năm 2028, mỗi tên lửa mang một phần riêng của sứ mệnh. Một tên lửa đưa tàu quỹ đạo kết hợp với phương tiện trở về Trái Đất lên không gian; tên lửa còn lại mang tàu đổ bộ được trang bị phương tiện cất cánh và mô-đun dịch vụ. Cách tiếp cận hai lần phóng giải quyết nhu cầu năng lượng rất lớn khi đưa đồng thời cả hệ thống hạ cánh và hệ thống quay về sao Hỏa, đồng thời bảo đảm mỗi bộ phận có đủ nhiên liệu cho nhiệm vụ riêng.

Trình tự sứ mệnh kéo dài hơn ba năm, gồm 13 giai đoạn riêng biệt. Sau bảy đến tám tháng bay liên hành tinh, tàu đổ bộ sẽ hạ cánh tại địa điểm được lựa chọn kỹ lưỡng trong khoảng từ 17 đến 30 độ vĩ Bắc, nơi các yêu cầu kỹ thuật được cân đối với tiềm năng khoa học. Tàu phải hạ cánh ở khu vực thấp hơn độ cao trung bình toàn cầu của sao Hỏa ít nhất 3 kilomet để bảo đảm mật độ khí quyển đủ cho quá trình giảm tốc khi đi vào khí quyển. Sau khi hạ cánh, tàu sẽ hoạt động khoảng một năm, thu thập mẫu bằng nhiều phương pháp như xúc vật liệu trên bề mặt, khoan sâu và dùng thiết bị bay không người lái lấy mẫu tại những địa điểm cách đó vài trăm mét.

Giai đoạn cất cánh từ sao Hỏa là một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất trong lịch sử hàng không vũ trụ. Sau khi thu thập và niêm phong mẫu, phương tiện cất cánh phải rời bề mặt sao Hỏa, sử dụng tàu đổ bộ làm bệ phóng, rồi lần đầu tiên đưa phương tiện lên quỹ đạo từ bề mặt hành tinh này. Trên quỹ đạo, phương tiện cất cánh phải tiếp cận và ghép nối với tàu quỹ đạo đang chờ, chuyển phần hàng hóa quý giá trước khi phương tiện trở về bắt đầu hành trình về Trái Đất. Việc tiếp cận và ghép nối trên quỹ đạo quanh sao Hỏa chưa từng được thực hiện, đòi hỏi dẫn đường chính xác trong môi trường mà trung tâm điều khiển mặt đất không thể hướng dẫn theo thời gian thực do độ trễ liên lạc lên tới 20 phút.

Khoan tìm bằng chứng về sự sống cổ đại

Mục tiêu khoa học chính của Thiên Vấn-3 là tìm kiếm dấu hiệu sinh học, tức những chỉ dấu vật lý hoặc hóa học cho thấy sự sống từng tồn tại trên sao Hỏa. Các sứ mệnh trước đã phát hiện phân tử hữu cơ và đáy hồ cổ, nhưng khả năng phân tích mẫu vật trong các phòng thí nghiệm tiên tiến trên Trái Đất là cơ hội tốt nhất để tìm bằng chứng xác thực về sự sống vi sinh vật trong quá khứ. Để tăng khả năng thành công, các nhà hoạch định sứ mệnh đã xây dựng chiến lược lấy mẫu đầy tham vọng, bao gồm khoan sâu 2 mét dưới bề mặt sao Hỏa. Đây là độ sâu chưa sứ mệnh nào trên sao Hỏa từng thử và sâu hơn đáng kể so với kế hoạch lấy mẫu nông trên bề mặt của các chương trình khác.

Độ sâu này có ý nghĩa then chốt đối với thành công của nghiên cứu sinh học vũ trụ. Sao Hỏa không có từ trường toàn cầu và sở hữu khí quyển mỏng, khiến bề mặt liên tục bị bức xạ vũ trụ bắn phá và phơi nhiễm với các hóa chất có tính oxy hóa mạnh, vốn phá hủy vật chất hữu cơ theo thời gian. Bằng cách khoan xuống dưới lớp bề mặt khắc nghiệt này, sứ mệnh hy vọng tiếp cận được các trầm tích đã tránh được bức xạ suốt hàng tỷ năm, có thể bảo tồn hợp chất hữu cơ hoặc thậm chí hóa thạch vi mô từ thời kỳ sao Hỏa còn có nước lỏng và khí quyển dày hơn. Hệ thống khoan phải phát hiện và tránh các chướng ngại như đá nền, đồng thời bảo đảm mẫu nguyên vẹn trong môi trường khắc nghiệt trên sao Hỏa.

Quá trình lựa chọn địa điểm hạ cánh phản ánh trọng tâm sinh học của sứ mệnh. Các nhà khoa học đã xác định 86 địa điểm tiềm năng từ danh sách ban đầu gồm hơn 80 khu vực, sau đó thu hẹp còn 19 vị trí ưu tiên tập trung tại Amazonis Planitia, Utopia Planitia và Chryse Planitia. Những khu vực này có đường bờ cổ, trầm tích châu thổ, khoáng vật sét và hệ thống hẻm núi hình thành trong môi trường giàu nước, nơi sự sống có thể đã xuất hiện và được bảo tồn. Đến cuối năm 2026, nhóm nghiên cứu sẽ chọn ba địa điểm cuối cùng có sự cân bằng tối ưu giữa giá trị khoa học và độ an toàn kỹ thuật. Tiêu chí ưu tiên các nơi có khoáng vật ngậm nước, dấu hiệu cho thấy từng có nước hoạt động, đồng thời đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về độ dốc dưới 8 độ và tỷ lệ đá dưới 10% để bảo đảm hạ cánh an toàn.

Bắc Kinh mở cửa đón đối tác toàn cầu

Trong động thái thể hiện niềm tin của Trung Quốc vào mức độ sẵn sàng về kỹ thuật của sứ mệnh, Cơ quan Vũ trụ Quốc gia Trung Quốc thông báo ngày 11 tháng 3 năm 2025 rằng Thiên Vấn-3 sẵn sàng hợp tác quốc tế. Lời mời đề xuất dành 15 kilogram tải trọng trên tàu quỹ đạo trở về Trái Đất và thêm 5 kilogram trên tàu quỹ đạo sao Hỏa cho các thiết bị khoa học do đối tác quốc tế phát triển. Lời mời này đánh dấu bước chuyển đáng kể hướng tới việc cùng chia sẻ quyền tham gia khoa học trong một trong những sứ mệnh không gian quan trọng nhất lịch sử. Hạn nộp đề xuất là ngày 30 tháng 6 năm 2025 và các lựa chọn cuối cùng dự kiến được công bố vào tháng 10 cùng năm.

Nhóm nghiên cứu quốc tế quan tâm có thể đề xuất các tải trọng đi kèm cần tàu Thiên Vấn-3 hỗ trợ hoặc các thiết bị khoa học độc lập phù hợp với mục tiêu khoa học bao quát của sứ mệnh. Các đối tác được chọn phải bàn giao thiết bị bay trước năm 2027 để tích hợp lên tàu trước cửa sổ phóng năm 2028. Các nghiên cứu đề xuất cần bổ trợ cho hoạt động tìm kiếm sự sống, nghiên cứu địa chất sao Hỏa hoặc khảo sát các quá trình khí quyển; những sáng kiến giúp mở rộng giá trị của sứ mệnh cũng được hoan nghênh. Khuôn khổ hợp tác này định vị Thiên Vấn-3 như một nền tảng toàn cầu nhằm thúc đẩy các lợi ích khoa học chung của nhân loại, thay vì chỉ là dự án quốc gia.

Ông Hầu Tăng Khiêm, nhà khoa học trưởng của sứ mệnh và là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhấn mạnh cách tiếp cận hợp tác trong một bài viết gần đây đăng trên tạp chí Nature Astronomy. Ông cho biết Trung Quốc đã tổ chức các hội nghị quốc tế trong giai đoạn xác định mục tiêu và dự định mở quyền tiếp cận mẫu vật đưa về cho các nhà nghiên cứu toàn cầu sau khi đáp ứng các quy trình bảo vệ hành tinh. Ông Hầu bày tỏ hy vọng sứ mệnh sẽ mang đến cho cộng đồng quốc tế cơ hội chưa từng có để tìm hiểu sao Hỏa, qua đó có thể thu hút đối tác từ châu Âu, châu Á và các quốc gia có chương trình không gian khác tham gia vào chuyến đưa mẫu vật sao Hỏa về Trái Đất lần đầu tiên trong lịch sử.

Bảo vệ hành tinh và các biện pháp an toàn kỹ thuật

Khả năng đưa vật chất từ một hành tinh khác về làm nảy sinh những vấn đề an toàn sâu sắc mà các nhà hoạch định sứ mệnh phải xử lý hết sức thận trọng. Các quy trình bảo vệ hành tinh do Ủy ban Nghiên cứu Không gian xây dựng yêu cầu biện pháp nghiêm ngặt nhằm ngăn cả việc Trái Đất làm nhiễm bẩn sao Hỏa bằng sinh vật trên Trái Đất lẫn nguy cơ vật chất từ sao Hỏa làm nhiễm bẩn Trái Đất nếu có sự sống. Trung Quốc cam kết tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế này, thừa nhận rằng tính toàn vẹn khoa học của sứ mệnh phụ thuộc vào việc bảo đảm mọi phát hiện sinh học thực sự có nguồn gốc từ sao Hỏa, thay vì là chất nhiễm bẩn mang từ Trái Đất. Kiểm soát nhiễm bẩn nghiêm ngặt là thách thức trọng yếu cần được giải quyết trong mọi giai đoạn của sứ mệnh.

Để quản lý những rủi ro này, Trung Quốc đang xây dựng Phòng thí nghiệm Mẫu vật Sao Hỏa chuyên dụng ở vùng ven thành phố Hợp Phì, gần Viện Khoa học Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Cơ sở này sẽ có các phòng siêu sạch và khu vực ngăn chặn an toàn sinh học, nơi mẫu vật đưa về được kiểm tra toàn diện, khử trùng và đánh giá rủi ro sinh học trước khi mở cho cộng đồng khoa học rộng hơn. Mẫu vật sẽ được cách ly khỏi môi trường Trái Đất cho đến khi các phân tích nghiêm ngặt xác nhận chúng không chứa tác nhân sinh học đang hoạt động có thể đe dọa hệ sinh thái trên hành tinh. Chỉ sau khi xác nhận an toàn, vật liệu mới được phân phối tới các phòng thí nghiệm được chỉ định trên toàn thế giới để phân tích chi tiết.

Nhóm kỹ thuật đã đạt đột phá trong những công nghệ then chốt cần thiết cho sứ mệnh, bao gồm lấy mẫu và niêm phong trên bề mặt sao Hỏa, cất cánh từ bề mặt hành tinh, tiếp cận trên quỹ đạo và cơ chế chuyển mẫu. Sứ mệnh đòi hỏi phát triển một hệ thống lấy mẫu đất đặc biệt, có thể thu thập rồi niêm phong chắc chắn để vật liệu được đưa về Trái Đất nguyên vẹn. Ông Lưu Kế Trung cho biết đưa mẫu vật từ sao Hỏa về là sứ mệnh thám hiểm không gian có độ khó kỹ thuật cao nhất kể từ chương trình Apollo, và chưa từng có chuyến thu hồi mẫu nào như vậy được thực hiện. Độ phức tạp không chỉ nằm ở các hệ thống cơ khí mà còn ở quy trình ngăn chặn sinh học và kiểm soát chuỗi bàn giao, vốn phải bảo đảm mẫu vật nguyên vẹn từ bề mặt sao Hỏa qua giai đoạn tái nhập khí quyển cho đến khi phân tích trong phòng thí nghiệm.

Cục diện toàn cầu trong lĩnh vực khám phá không gian thay đổi

Trong khi Trung Quốc tiến tới ngày phóng năm 2028, chương trình Đưa mẫu vật Sao Hỏa về của NASA đang đối mặt với nhiều bất định. Một dự luật phân bổ ngân sách của Hạ viện được ban hành đầu năm 2025 trên thực tế đã hủy bỏ kiến trúc MSR hiện tại, chuyển 110 triệu USD sang các nghiên cứu công nghệ sao Hỏa trong tương lai thay vì dành cho sứ mệnh đưa mẫu vật về. Dù Thượng viện đã xem xét các dự luật phê chuẩn kêu gọi khởi động một nỗ lực MSR mới, hiện Mỹ chưa có lộ trình rõ ràng để đưa mẫu vật sao Hỏa về trước những năm 2030. Điều này mở ra cơ hội để Trung Quốc đạt cột mốc trước và có thể giành được những lợi thế khoa học, ngoại giao đi kèm.

Sự thay đổi về tiến độ này kéo theo những hệ quả chiến lược vượt ra ngoài uy tín khoa học. Quốc gia đầu tiên đưa mẫu vật sao Hỏa về sẽ kiểm soát việc phân phối ban đầu những vật liệu quý giá này cho cộng đồng nghiên cứu toàn cầu, qua đó có thể ảnh hưởng đến hướng đi của nghiên cứu sinh học vũ trụ trong nhiều thập niên. Mẫu vật sao Hỏa có thể hé lộ liệu sự sống có xuất hiện độc lập trên hai hành tinh trong hệ Mặt Trời hay không; phát hiện như vậy sẽ làm thay đổi căn bản hiểu biết của chúng ta về sinh học và gợi ý rằng sự sống có thể phổ biến khắp vũ trụ. Nếu Trung Quốc thành công trong khi các chương trình khác bị trì hoãn, những quan hệ hợp tác quốc tế và cơ hội mang thiết bị khoa học có thể ngày càng hướng về các sáng kiến không gian của Bắc Kinh.

Tiến triển của Trung Quốc diễn ra trong bối cảnh năng lực khám phá không gian sâu ngày càng mở rộng. Sứ mệnh Thiên Vấn-2, được phóng năm 2025, hiện đang trên đường tới tiểu hành tinh gần Trái Đất Kamo'oalewa, đã di chuyển khoảng 700 triệu kilomet. Tàu sẽ tới mục tiêu trong năm nay để tiến hành lấy mẫu trước khi trở về Trái Đất vào cuối năm 2027. Xa hơn nữa, Thiên Vấn-4 dự kiến được phóng vào khoảng năm 2030 để nghiên cứu hệ Sao Mộc và sau đó bay vào quỹ đạo Callisto, một trong những mặt trăng băng giá của hành tinh khí khổng lồ này. Tiến trình đều đặn từ khám phá Mặt Trăng tới sao Hỏa rồi vùng ngoài hệ Mặt Trời cho thấy cách tiếp cận có hệ thống của Trung Quốc đối với khoa học không gian sâu và cam kết hiện diện lâu dài trong lĩnh vực khám phá không gian.

Từ nguyên mẫu đến hành tinh Đỏ

Khi quá trình phát triển mô hình bay bắt đầu và các nguyên mẫu chuẩn bị chuyển sang giai đoạn chế tạo phần cứng chính thức vào năm 2026, nhóm Thiên Vấn-3 đang chuyển từ nghiên cứu thiết kế sang lắp ráp thực tế. 13 giai đoạn của sứ mệnh gồm phóng từ Trái Đất, bay tới sao Hỏa, đi vào khí quyển, hạ độ cao và hạ cánh, lấy mẫu trên bề mặt, cất cánh, tiếp cận trên quỹ đạo sao Hỏa, trở về Trái Đất và tái nhập khí quyển. Mỗi giai đoạn đều cần được thực hiện chính xác trên hành trình dài hàng trăm triệu kilomet. Toàn bộ quá trình sẽ kéo dài hơn ba năm, từ khi phóng đến lúc đưa mẫu vật về vào năm 2031; tàu mang theo các thiết bị khoa học tiên tiến để phục vụ những ưu tiên nghiên cứu sinh học vũ trụ.

Các thiết bị được lựa chọn cho sứ mệnh phản ánh mục tiêu tìm kiếm sự sống. Tàu đổ bộ sẽ mang rađa xuyên thấu dưới bề mặt sao Hỏa để khảo sát các lớp bên dưới và thiết bị phân tích Raman cùng huỳnh quang để phát hiện vật chất hữu cơ và khoáng chất, tương tự các thiết bị trên xe tự hành Perseverance của NASA. Các tàu quỹ đạo sẽ nghiên cứu quá trình thoát khí quyển và từ trường bằng từ kế chuyên dụng cùng thiết bị dò hạt năng lượng cao, trong khi các hệ thống chụp ảnh sẽ lập bản đồ thành phần bề mặt ở dải hồng ngoại trung và đa phổ. Những công cụ này sẽ hỗ trợ chín chủ đề nghiên cứu do nhóm khoa học của sứ mệnh đề ra, bao gồm các yếu tố liên quan đến sự sống, điều kiện môi trường và lịch sử địa chất, từ đặc điểm bề mặt đến động lực bên trong.

Trong quá trình phát triển, sứ mệnh tiếp tục mời các nhà khoa học trong nước và quốc tế tham gia vào dự án mà lãnh đạo mô tả là minh chứng cho sức sáng tạo và tầm ảnh hưởng quốc tế của Trung Quốc. Dù Thiên Vấn-3 tìm được bằng chứng xác thực về sự sống cổ đại trên sao Hỏa hay đưa về những mẫu vật cho thấy đây là một thế giới vô sinh nhưng hấp dẫn về địa chất, sứ mệnh vẫn hứa hẹn đem lại câu trả lời cho những câu hỏi khiến các nhà khoa học trăn trở qua nhiều thế hệ. Nỗ lực này là bước tiến tiếp theo của nhân loại vượt ra ngoài Trái Đất, tiếp nối quan niệm rằng hành tinh của chúng ta là chiếc nôi của nhân loại, nhưng chúng ta không thể mãi ở trong chiếc nôi.

Những điểm chính

• Thiên Vấn-3 dự kiến được phóng thành hai đợt vào năm 2028 bằng tên lửa Trường Chinh-5, với kế hoạch đưa mẫu vật về Trái Đất vào năm 2031
• Sứ mệnh đặt mục tiêu thu thập ít nhất 500 gram đất và đá sao Hỏa bằng cách lấy mẫu bề mặt và khoan sâu 2 mét
• Mục tiêu khoa học chính là tìm kiếm dấu hiệu sinh học và bằng chứng về sự sống trong quá khứ hoặc hiện tại trên sao Hỏa
• Kiến trúc sứ mệnh gồm hai tàu vũ trụ riêng biệt sẽ tiếp cận và ghép nối trên quỹ đạo sao Hỏa, một kỳ tích chưa từng được thực hiện
• Trung Quốc mở sứ mệnh cho các đối tác quốc tế vào tháng 3 năm 2025, dành tổng cộng 20 kilogram tải trọng cho các thiết bị khoa học nước ngoài
• Yêu cầu kỹ thuật giới hạn địa điểm hạ cánh trong khoảng từ 17 đến 30 độ vĩ Bắc và ở độ cao thấp hơn mức trung bình của sao Hỏa ít nhất 3 kilomet
• Cơ sở ngăn chặn chuyên dụng tại Hợp Phì sẽ xử lý mẫu vật đưa về theo các quy trình bảo vệ hành tinh nghiêm ngặt nhằm ngăn ngừa ô nhiễm Trái Đất
• Sứ mệnh bước vào giai đoạn chế tạo phần cứng bay năm 2026, sau khi phát triển thành công các công nghệ then chốt, trong đó có cất cánh từ sao Hỏa và tiếp cận trên quỹ đạo