NASA hủy kế hoạch đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất, Trung Quốc đặt mục tiêu mang đá về vào năm 2031

Một mẫu đá đầy hứa hẹn trên Sao Hỏa đang chờ chuyến đi về Trái Đất

Một mẫu đá có tên Sapphire Canyon đang được niêm kín bên trong xe tự hành Perseverance của NASA trên Sao Hỏa, lưu giữ những manh mối hóa học mà các nhà khoa học muốn kiểm tra để tìm bằng chứng tiềm năng về sự sống cổ đại. Sứ mệnh dự kiến đưa mẫu đá về Trái Đất đã bị hủy sau khi các ước tính về kế hoạch ban đầu của NASA cho chương trình Đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất lên tới 11 tỷ USD và thời điểm dự kiến đưa mẫu về bị lùi đến năm 2040.

Trung Quốc đang theo đuổi một hướng đi khác. Sứ mệnh Thiên Vấn-3 dự kiến phóng vào khoảng năm 2028 và đưa ít nhất 500 gram vật chất từ Sao Hỏa về Trái Đất vào khoảng năm 2031, theo đề cương sứ mệnh Thiên Vấn-3 của Chính phủ Trung Quốc, công bố vào tháng 7/2025. Nếu thành công, Trung Quốc sẽ là quốc gia đầu tiên thu thập mẫu vật trên Sao Hỏa và đưa chúng về Trái Đất.

Trước khi bị hủy, NASA đã chi khoảng 2,5 tỷ USD cho chương trình thu hồi mẫu vật. Perseverance đã cất giữ mẫu trong 33 ống, được lựa chọn qua nhiều năm thám hiểm miệng hố Jezero, nơi các dòng sông từng đổ vào một hồ nước cách đây hơn 3 tỷ năm.

Vấn đề không chỉ là quốc gia nào đến đích trước. Sứ mệnh của Trung Quốc sẽ thu thập vật chất riêng tại một địa điểm khác. Sapphire Canyon, được khoan lấy từ một tảng đá có đốm bên cạnh lòng sông cổ, sẽ tiếp tục nằm lại trên Sao Hỏa nếu không có sứ mệnh khác đến thu hồi.

Giám đốc NASA Jared Isaacman cho biết cơ quan này dự định cuối cùng sẽ đưa các mẫu vật về, bằng robot hoặc phi hành gia. Chưa có thời gian biểu hay sứ mệnh thay thế nào được công bố. Trong khi đó, Trung Quốc đang tiến tới giai đoạn chế tạo tàu vũ trụ dự kiến phóng lên Sao Hỏa.

Vì sao các nhà khoa học quan tâm đến Sapphire Canyon

Perseverance thu thập Sapphire Canyon vào tháng 7/2024 từ một tảng đá hình mũi tên có tên Cheyava Falls, gần Neretva Vallis, thung lũng do các dòng sông chảy vào hồ cổ Jezero bào mòn. Xe tự hành khoan lấy một mảnh hình trụ cỡ viên phấn rồi niêm kín trong một ống.

Cheyava Falls thu hút sự chú ý vì có những đốm nhỏ trông giống hoa văn trên da báo. Trên Trái Đất, các đặc điểm tương tự có thể hình thành khi vi sinh vật tiêu thụ vật chất hữu cơ bị chôn vùi trong trầm tích. Hoạt động của chúng làm thay đổi hóa học của các khoáng chất sắt gần đó, tạo ra những đốm nhạt màu hoặc quầng sáng.

Adrian Broz, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Purdue và thành viên nhóm khoa học của Perseverance, đã tham gia viết một nghiên cứu về tảng đá, công bố vào tháng 9/2025. Ông mô tả lý do phát hiện này nổi bật:

Tôi nghĩ đây là lần đầu tiên chúng ta tìm thấy thứ đủ tiêu chuẩn là một 'dấu hiệu sinh học tiềm năng'

Dấu hiệu sinh học là đặc điểm vật lý hoặc hóa học có thể do sự sống tạo ra. Các nhà khoa học kiểm tra Sapphire Canyon cần xác định liệu vi sinh vật có tạo ra những đốm này hay chúng hình thành từ các phản ứng hóa học thông thường. Các lớp bùn đá xung quanh cũng có rất nhiều đặc điểm tương tự, tạo cho giới nghiên cứu một bối cảnh địa chất rộng hơn để khảo sát.

Nước đã định hình cảnh quan này từ rất lâu trước khi Perseverance đến nơi vào tháng 2/2021. Những dòng sông và hồ nước ngày trước khiến Jezero trở thành địa điểm đầy triển vọng để tìm kiếm các loại đá có thể lưu giữ dấu vết của sinh vật sống cách đây hàng tỷ năm.

Vì sao các phòng thí nghiệm trên Trái Đất quan trọng

Perseverance mang theo các thiết bị phân tích hóa học và cấu trúc của đá, nhưng một phần mục đích khi lựa chọn các công cụ khoa học là xác định mẫu vật để nghiên cứu sau này trên Trái Đất. Xe tự hành phải hoạt động với nguồn điện, trọng lượng và thiết bị hạn chế. Các phòng thí nghiệm có thể áp dụng nhiều phương pháp hơn cho những mảnh nhỏ của cùng một mẫu vật.

Briony Horgan, giáo sư khoa học Trái Đất, khí quyển và hành tinh tại Đại học Purdue, đồng thời là thành viên nhóm Perseverance, giải thích vì sao cần trực tiếp kiểm tra mẫu vật:

Chúng ta có thể tiếp tục nghiên cứu và đưa ra những manh mối như vậy, nhưng sẽ không bao giờ biết chắc cho đến khi đưa được các mẫu vật về.

Thiên thạch Sao Hỏa Allan Hills 84001 cho thấy công việc này có thể khó khăn đến mức nào. Được phát hiện ở Nam Cực vào năm 1984, ban đầu thiên thạch được cho là có thể chứa tàn tích của sự sống cổ đại. Các nghiên cứu sau đó cho thấy những quá trình địa chất cũng có thể tạo ra đặc điểm trông giống dấu vết sinh học.

Vì vậy, các nhà khoa học nghiên cứu Sapphire Canyon sẽ cần nhiều loại bằng chứng cùng ủng hộ một cách giải thích. Họ có thể khảo sát cấu trúc khoáng chất, phân tử hữu cơ và mối liên hệ giữa những biến đổi hóa học với lịch sử của tảng đá. Có mẫu vật trên Trái Đất cũng cho phép nhiều phòng thí nghiệm lặp lại các phép thử và đối chiếu kết quả.

Vì sao kế hoạch thu hồi trở nên quá tốn kém

Chương trình Đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất của NASA, được phát triển cùng Cơ quan Vũ trụ châu Âu, đòi hỏi một chuỗi tàu vũ trụ và hoạt động. Một tàu đổ bộ sẽ đưa một tên lửa nhỏ lên Sao Hỏa. Perseverance sẽ mang mẫu vật đến tàu đổ bộ, nơi chúng được đặt vào một thùng chứa để phóng lên quỹ đạo.

Một tàu vũ trụ của châu Âu chờ sẵn phía trên Sao Hỏa sẽ thu lấy thùng chứa, đưa nó về phía Trái Đất rồi thả một khoang có khả năng hạ cánh an toàn. Phóng vật chất từ Sao Hỏa và thu lấy nó trên quỹ đạo đều sẽ là những lần đầu tiên trong lịch sử thám hiểm không gian.

Thách thức kỹ thuật là vận chuyển đủ thiết bị và nhiên liệu đẩy nhưng vẫn giữ tàu đủ nhẹ để phóng và hạ cánh. Thiết kế chuyển tiếp của NASA chia các nhiệm vụ đó cho nhiều phương tiện. Điều này cũng tạo ra nhiều khâu mà sự chậm trễ hoặc vấn đề kỹ thuật có thể ảnh hưởng đến toàn bộ sứ mệnh.

Các cơ hội phóng thuận lợi giữa Trái Đất và Sao Hỏa xuất hiện khoảng 26 tháng một lần. Bỏ lỡ một cơ hội có thể khiến lịch trình chậm thêm khoảng hai năm, nên các thời hạn phát triển tàu vũ trụ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

Kế hoạch ban đầu có mức chi phí tối đa ước tính 11 tỷ USD. Phương án điều chỉnh năm 2024 được ước tính tiêu tốn khoảng 7 tỷ USD, nhưng vẫn còn những hoài nghi về khả năng chi trả và liệu có thể đạt được mức ước tính thấp hơn hay không. Đề xuất ngân sách năm tài chính 2026 của NASA kiến nghị chấm dứt chương trình Đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất, và Quốc hội đã thông qua việc hủy chương trình vào tháng 1.

Năm 2011, chương trình thu hồi mẫu vật từ Sao Hỏa được xác định là ưu tiên hàng đầu của NASA trong lĩnh vực khoa học hành tinh. Việc hủy chương trình để lại khoảng trống giữa thành công trong thu thập những mẫu đá có giá trị khoa học và khả năng nghiên cứu trực tiếp chúng.

Các mốc thời gian định hình cuộc cạnh tranh

Kế hoạch của NASA nhiều lần thay đổi khi phương án đưa mẫu vật về ngày càng phức tạp. Trung Quốc gộp việc thu thập và đưa mẫu vật về trong một chiến dịch duy nhất, dựa trên kinh nghiệm từ các sứ mệnh đổ bộ Sao Hỏa và thu thập mẫu vật trên Mặt Trăng.

Những diễn biến chính cho thấy hai nỗ lực đã đi đến vị thế hiện nay như thế nào:

• Tháng 2/2021: Perseverance hạ cánh xuống miệng hố Jezero để khảo sát môi trường cổ đại và thu thập mẫu vật.
• Tháng 5/2021: Sứ mệnh Thiên Vấn-1 của Trung Quốc hạ cánh xuống Sao Hỏa và triển khai xe tự hành Chúc Dung.
• Năm 2022: NASA điều chỉnh thiết kế thu hồi, theo đó Perseverance đưa mẫu vật đến điểm tập kết, với các trực thăng thu hồi làm phương án dự phòng. Thời điểm dự kiến đưa mẫu vật về được lùi đến năm 2033.
• Năm 2024: Trung Quốc đưa mẫu vật từ vùng xa của Mặt Trăng về bằng sứ mệnh Thường Nga 6. NASA đánh giá lại chương trình thu hồi mẫu vật từ Sao Hỏa, còn Perseverance thu thập Sapphire Canyon vào tháng 7.
• Tháng 7/2025: Chính phủ Trung Quốc công bố kế hoạch phóng Thiên Vấn-3 vào khoảng năm 2028 và đưa mẫu vật về khoảng năm 2031.
• Tháng 1: Quốc hội thông qua việc hủy chương trình Đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất của NASA, sau đề xuất chấm dứt chương trình trong ngân sách năm tài chính 2026.
• Tháng 3/2026: Tổng thiết kế sư Thiên Vấn-3 Lưu Kế Trung cho biết dự án sẽ bước vào giai đoạn phát triển phần cứng bay trong năm 2026.
• Cuối năm 2026: Nhóm khoa học Trung Quốc dự kiến thu hẹp các phương án địa điểm hạ cánh xuống còn ba địa điểm cuối cùng.

Việc Trung Quốc chuyển sang giai đoạn phát triển phần cứng, được công bố vào tháng 3, đánh dấu bước tiến vượt ra ngoài công việc chế tạo nguyên mẫu. Lịch trình chính thức của nước này vẫn là phóng vào khoảng năm 2028 và đưa mẫu vật về khoảng năm 2031; thông tin cho rằng sứ mệnh sẽ phóng vào năm 2031 mâu thuẫn với lịch trình đó.

Thiên Vấn-3 sẽ thu thập và đưa mẫu vật về như thế nào

Hai tên lửa Trường Chinh 5 dự kiến phóng từ Văn Xương trên đảo Hải Nam của Trung Quốc vào cuối năm 2028. Một tên lửa sẽ mang tàu đổ bộ và thiết bị bay lên. Tên lửa còn lại sẽ mang tàu quỹ đạo cùng hệ thống đưa mẫu vật về Trái Đất.

Chính phủ Trung Quốc cho biết hành trình đến Sao Hỏa sẽ kéo dài từ bảy đến tám tháng, sau đó là khoảng một năm hoạt động tại đây. Chiến dịch thu thập trên bề mặt chính của tàu đổ bộ dự kiến kéo dài khoảng 70 ngày trong khuôn khổ lịch trình tổng thể đó.

Thiên Vấn-3 sẽ áp dụng ba phương pháp thu thập: xúc vật chất trên bề mặt, khoan sâu đến 2 mét và điều một máy bay không người lái đi lấy thêm mẫu. Sứ mệnh không mang theo xe tự hành. Hầu Tăng Khiêm, nhà khoa học trưởng của sứ mệnh và là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết máy bay không người lái sẽ tiếp cận các địa điểm cách khu vực hạ cánh vài trăm mét.

Hệ thống khoan có thể lấy vật chất bên dưới bề mặt, còn máy bay không người lái sẽ mở rộng phạm vi thu thập ra ngoài khu vực ngay cạnh tàu đổ bộ. Kết hợp lại, các phương pháp này nhằm tạo ra tập hợp mẫu vật đa dạng hơn so với chỉ xúc đất ngay bên cạnh tàu.

Sau khi thu thập, một phương tiện bay lên sẽ phóng một thùng chứa được niêm kín, có ít nhất 500 gram mẫu vật, vào quỹ đạo Sao Hỏa. Tàu quỹ đạo chờ sẵn sẽ tiếp nhận thùng chứa và bắt đầu hành trình trở về. Các sứ mệnh Mặt Trăng của Trung Quốc mang lại kinh nghiệm hữu ích, nhưng việc rời Sao Hỏa và rendezvous trên quỹ đạo vẫn đòi hỏi những năng lực mới.

Yêu cầu hạ cánh an toàn giới hạn địa điểm tìm kiếm của Trung Quốc

Theo đề cương chính thức hồi tháng 7/2025 của Hầu, nhóm khoa học Thiên Vấn-3 đã thu hẹp danh sách ban đầu gồm hơn 80 địa điểm hạ cánh tiềm năng xuống còn 19. Ba địa điểm cuối cùng dự kiến được chọn trước cuối năm 2026. Các nhà khoa học ưu tiên những nơi có điều kiện từng có thể hỗ trợ sự sống và lưu giữ dấu vết của nó.

Các kỹ sư cũng đặt ra những giới hạn nghiêm ngặt. Địa điểm phải nằm trong khoảng từ 17 đến 30 độ vĩ Bắc. Mô tả sứ mệnh yêu cầu địa hình thấp hơn độ cao trung bình của Sao Hỏa ít nhất 3 km, giúp tàu đi qua nhiều khí quyển hơn và giảm tốc khi hạ xuống.

Vùng hạ cánh dự kiến, tức khu vực tàu có thể chạm đất, rộng khoảng 50 x 20 km. Đây là mục tiêu lớn so với phạm vi thu thập của máy bay không người lái. Vì vậy, sứ mệnh cần một khu vực có vật chất hữu ích dễ tiếp cận trên diện rộng, thay vì chỉ tại một mỏm đá nhỏ.

Perseverance chọn cách tiếp cận khác: di chuyển khắp Jezero và lựa chọn đá với bối cảnh địa chất được ghi chép cẩn thận. Các nhà khoa học biết mỗi mẫu vật đến từ đâu và có quan hệ thế nào với những lớp đá lân cận cùng dấu tích nước cổ đại. Thiên Vấn-3 sẽ thu thập một tập hợp vật liệu trong phạm vi hẹp hơn mà không có nhiều năm thăm dò bằng xe tự hành.

Jezero không nằm trong số các địa điểm Trung Quốc đã xác định. Nếu Thiên Vấn-3 đưa mẫu vật về thành công, sứ mệnh sẽ mở ra một góc nhìn mới về Sao Hỏa, trong khi Sapphire Canyon vẫn chờ một sứ mệnh riêng đến thu hồi. Hai bộ mẫu vật sẽ giúp trả lời những câu hỏi khác nhau về các khu vực khác nhau của hành tinh.

Các nhà khoa học sẽ kiểm tra điều gì và mẫu vật được bảo vệ ra sao

Mục tiêu khoa học của Thiên Vấn-3 gồm tìm kiếm dấu hiệu tiềm năng của sự sống, nghiên cứu những thay đổi trong khả năng hỗ trợ sự sống của Sao Hỏa và tìm hiểu lịch sử địa chất của hành tinh. Những mục tiêu này kết nối câu hỏi về sự sống với nước, khí quyển và đá trên hành tinh.

Lý Dịch Lương, giáo sư sinh vật học vũ trụ tại Đại học Hong Kong, người tham gia xây dựng đề cương sứ mệnh, mô tả một số hướng nghiên cứu tiềm năng. Các nhà nghiên cứu sẽ tìm kiếm những phân tử gắn với chức năng sinh học, dấu tích hóa thạch vi mô và sự thay đổi trong tỷ lệ đồng vị.

Đồng vị là các dạng của cùng một nguyên tố hóa học nhưng có khối lượng khác nhau. Quá trình sống có thể ưu tiên một dạng hơn dạng khác. Trên Trái Đất, quang hợp thường sử dụng carbon nhẹ hơn, để lại những thay đổi có thể đo được trong tỷ lệ đồng vị carbon. Các nhà nghiên cứu sẽ đối chiếu mọi dấu hiệu tương tự trên Sao Hỏa với khoáng chất và thành phần hóa học khác của mẫu vật.

Trung Quốc cũng dự định xây dựng một phòng thí nghiệm an toàn với các khu vực làm việc cực kỳ sạch và cơ sở bảo đảm an toàn sinh học. Hầu cho biết chuỗi xử lý mẫu vật sẽ bao gồm thu thập, niêm kín, vận chuyển, xử lý và đánh giá rủi ro sinh học, tuân theo các chính sách bảo vệ hành tinh do Ủy ban Nghiên cứu Không gian đề ra.

Bảo vệ hành tinh có hai mục đích: ngăn sinh vật trên Trái Đất làm nhiễm bẩn Sao Hỏa và kiểm soát an toàn vật chất được đưa về từ một thế giới khác. Việc xử lý sạch cũng giúp các nhà khoa học xác định một dấu vết hóa học bắt nguồn từ Sao Hỏa hay xâm nhập vào mẫu vật trong quá trình thu thập và phân tích.

Hầu cho biết các nhà khoa học quốc tế sẽ có thể nghiên cứu vật liệu được đưa về, tùy thuộc vào các yêu cầu an toàn. Việc tiếp cận nhiều phòng thí nghiệm có thể mở rộng phạm vi kiểm tra và cho phép các nhà nghiên cứu kiểm chứng kết quả của nhau.

Những phương án còn bỏ ngỏ cho NASA và châu Âu

NASA cho biết cơ quan này đang xem xét các phương án thu hồi đơn giản và ít tốn kém hơn, trong đó có sự đóng góp của doanh nghiệp và đối tác quốc tế. Lockheed Martin đề xuất một sứ mệnh với mức giá cố định dưới 3 tỷ USD để đưa 30 mẫu vật của Perseverance về trước năm 2037, dựa trên kinh nghiệm từ tàu đổ bộ Sao Hỏa InSight và sứ mệnh lấy mẫu tiểu hành tinh OSIRIS-REx.

Theo mức giá tối đa do công ty đưa ra, đề xuất này có chi phí thấp hơn ba phần mười một so với mức ước tính tối đa ban đầu là 11 tỷ USD. Thời điểm dự kiến đưa mẫu vật về của phương án này muộn hơn sáu năm so với mục tiêu năm 2031 của Trung Quốc. NASA chưa thông qua đề xuất này.

Dự luật ngân sách thỏa hiệp của Quốc hội dành 110 triệu USD cho chương trình Các sứ mệnh tương lai tới Sao Hỏa. Công việc này có thể hỗ trợ cải tiến công nghệ hạ cánh và các năng lực khác phục vụ hoạt động thám hiểm sau này, trong đó có một nỗ lực thu hồi mẫu vật trong tương lai.

Cơ quan Vũ trụ châu Âu đang xem xét liệu tàu quỹ đạo Đưa mẫu vật về Trái Đất của mình, hiện đã phát triển ở giai đoạn tiên tiến hơn tàu đổ bộ thu hồi, có thể được điều chỉnh để nghiên cứu Sao Hỏa từ quỹ đạo hay không. Nhật Bản cũng đang theo đuổi việc thu thập mẫu vật từ Phobos, một vệ tinh của Sao Hỏa có thể chứa vật chất văng ra từ hành tinh này do các vụ va chạm với tiểu hành tinh.

Perseverance và Curiosity sẽ tiếp tục nghiên cứu bằng các thiết bị trên tàu. Những mẫu vật được Perseverance niêm kín có thể được giữ lại cho một sứ mệnh thu hồi sau này, và xe tự hành vẫn còn một số ống chưa sử dụng để lưu các phát hiện tiếp theo.

Victoria Hamilton, chủ tịch Nhóm Phân tích Chương trình Thám hiểm Sao Hỏa của NASA, mô tả tác động của việc hủy chương trình đối với cộng đồng khoa học:

Điều này thật sự đáng thất vọng.

NASA đã hoàn thành công việc khó khăn là tìm kiếm và thu thập những mẫu đá đầy hứa hẹn. Hiện Trung Quốc có lộ trình rõ ràng hơn để đưa các mẫu vật mới về. Với giới khoa học, mục tiêu cốt lõi vẫn là có được vật liệu giúp lý giải lịch sử Sao Hỏa và liệu sự sống có từng xuất hiện trong một phần lịch sử đó hay không.

Điểm chính

• Chương trình Đưa mẫu vật từ Sao Hỏa về Trái Đất của NASA bị hủy sau khi chi phí tăng và lịch trình chậm trễ, khiến các mẫu vật Perseverance đã thu thập vẫn nằm lại trên Sao Hỏa.
• Sapphire Canyon có những đốm mà các nhà khoa học muốn kiểm tra để xác định liệu chúng có nguồn gốc sinh học hay không.
• Trung Quốc chính thức đặt mục tiêu phóng Thiên Vấn-3 vào khoảng năm 2028 và đưa ít nhất 500 gram mẫu vật về vào khoảng năm 2031.
• Thiên Vấn-3 dự kiến xúc vật chất trên bề mặt, khoan sâu đến 2 mét và thu thập bằng máy bay không người lái, không mang theo xe tự hành.
• Trung Quốc dự kiến chọn ba địa điểm hạ cánh cuối cùng trước cuối năm 2026. Jezero không nằm trong số các địa điểm đã được xác định.
• Đề xuất sứ mệnh thu hồi của Lockheed Martin chưa được thông qua, còn NASA chưa công bố lịch trình thay thế.