Trong một nghiên cứu mới được công bố bởi viện nghiên cứu vũ trụ Keck, các nhà khoa học đã phát thảo một sứ mệnh đưa một tiểu hành tinh vào quỹ đạo của Mặt trăng vào năm 2025 bằng cách sử dụng động cơ đẩy ion và một chiếc túi thật lớn. Ý tưởng đưa tiểu hành tinh đến gần Trái đất sẽ giúp cho việc nghiên cứu dễ dàng hơn và những chuyến đi của các nhà du hành vũ trụ cũng bớt nguy hiểm hơn cũng như chi phí sẽ ít hơn vì không phải đi xa vào không gian.
Được phát triển dưới sự hợp tác của Phòng thí nghiệm động cơ đẩy của NASA cùng vài bộ phận khác, dự án nghiên cứu này sẽ tìm hướng giải quyết vấn đề mới khởi đầu của NASA là thực hiện các sứ mệnh có người tại khu vực không gian nằm giữa Mặt trăng và Trái đất, xa hơn là quỹ đạo của Mặt trăng. Đây thực sự là một thử thách lớn về công nghệ, nhưng vấn đề là có gì ở đó để các nhà du hành vũ trụ tiến hành nghiên cứu. Giải pháp của viện Keck là tìm ra một tiểu hành tinh ở gần trái đất và đưa nó vào quỹ đạo của Mặt trăng để nghiên cứu.
Ý tưởng về việc khám phá các tiểu hành tinh đã xuất hiện từ khá lâu. Vào năm 1903, nhà nghiên cứu vũ trụ người Nga Konstantin Tsiolkovsky đã viết về điều đó trong cuốn sách “The Exploration of Cosmic Space by Means of Reaction Motors” của ông. Kể từ đó, ý tưởng này cũng trở thành một yếu tố chính trong các bộ phim khoa học viễn tưởng và vào năm 1969 hãng Hammer Films đã tạo ra một bộ phim với câu chuyện di chuyển tiểu hành tinh có tên Moon Zero Two. Còn theo viện nghiên cứu Keck thì với trình độ khoa học hiện nay, việc “lai dắt” các tiểu hành tinh đến vị trí mong muốn là hoàn toàn có thể thực hiện được.
viện Keck đã đưa ra một số việc phải làm cho sứ mệnh di chuyển tiểu hành tinh, nhưng nhiệm vụ căn bản nhất đó là một sứ mệnh không người lái kéo dài từ 6 đến 10 năm, với chi phí ước tính khoảng 2,6 tỉ USD và hoàn tất vào khoảng năm 2025. Bước đầu tiên sẽ được thực hiện ở trái đất với việc sử dụng nhiều thiết bị khác nhau nhằm xác định và phân loại ít nhất 5 tiểu hành tinh mỗi năm, mà các tiểu hành tinh này thích hợp cho việc di chuyển. Những gì mà các nhà khoa học đang tìm kiếm đó là một tiểu hành tinh có các bon có kích cỡ khoảng 7m và nặng 500-tonne (551 tấn) nằm trong quỹ đạo có thể đến được.
Bước kế tiếp là phóng một con tàu kéo không người lái. Con tàu này sẽ có kích thước nhỏ đến ngạc nhiên cho một sứ mệnh lớn. Nó sẽ có trọng lượng khoảng 18 tấn, đủ nhẹ để có thể phóng vào quỹ đạo thấp của trái đất với một tên lửa Atlas V. Điểm mấu chốt của con tàu kéo này chính là bộ động cơ đẩy ion bao gồm 5 động cơ đẩy Hall công suất 10-kW, đặt trên các khớp các-đăng 2 trục để định hướng. Các động cơ Hall chạy bằng nguyên tử xenon, và chỉ 4 động cơ hoạt động cùng lúc, cái thứ năm sẽ dùng để đề phòng bất trắc.
Động cơ đẩy ion hoạt động bằng cách lấy năng lượng mặt trời để nạp điện cho các nguyên tử xenon. Một cực âm (cathode) sẽ dùng để tăng tốc cho các ion xenon, tạo ra lực đẩy. Mặc dù lực đẩy là rất nhỏ, nhưng các ion sẽ có thể hoạt động đến một tháng, cho nên những lực đẩy dù nhỏ vẫn có thể tạo ra vận tốc lớn. Tuy nhiên, vẫn phải mất đến 4 năm để con tàu kéo bay tới tiểu hành tinh mục tiêu.
Một khi đã đến đích, con tàu kéo sẽ dành ra 90 ngày để nghiên cứu, gắn túi, bắt lấy và giảm tốc của tiểu hành tinh. Giai đoạn gắn túi và bắt lấy bao gồm việc bung một chiếc túi dài 10m, rộng 15m với các cánh tay có thể thổi phồng. Khi triển khai, chiếc túi này sẽ bao quanh tiểu hành tinh và sau đó chụp lại, bao chặt lấy tiểu hành tinh và gắn chặt nó vào con tàu kéo. Từ đó, tàu kéo có thể sử dụng các động cơ tên lửa để giảm tốc tiểu hành tinh để cho nó trở nên “dễ bảo” hơn.
Sau khi đã đảm bảo mọi thứ an toàn, con tàu kéo sẽ trở về Trái đất trong 2 đến 6 năm với sự trợ giúp của một bộ động cơ đẩy ion và thiết bị đặc biệt để đưa tiểu hành tinh vào quỹ đạo cao của Mặt trăng – ưu tiên điểm Lagrange 1 và 2. Điểm Lagrange là nơi lực hấp dẫn của Trái đất và Mặt trăng triệt tiêu lẫn nhau, vì thế những thứ nằm ở khu vực này sẽ dễ duy trì vị trí hơn. Những điểm này được chọn cũng để tránh nguy cơ tiểu hành tinh đâm vào Trái đất, và cũng giữ nó ở khoảng cách đủ gần để các nhà du hành vũ trụ có thể lên thăm.
Các mô phỏng chỉ ra rằng, một tiểu hành tinh có thể giữ vị trí đó trong vòng 10 đến 50 năm trước khi nó bị cuốn đi và cuối cùng là rơi xuống Mặt trăng. Vấn đề an toàn cũng là một nguyên nhân để các tiểu hành tinh có các bon được chọn. Những hành tinh này hiếm khi “sống sót” khi bay vào khí quyển Trái đất, vì thế nếu có tai nạn ngoài dự kiến thì mối đe doạ cũng sẽ rất nhỏ.
Theo viện Keck, lợi ích của việc có một tiểu hành tinh ở gần Trái đất là rất lớn. Đầu tiên là các phòng thí nghiệm trên trái đất có thể nghiên cứu hàng tấn mẫu vật của tiểu hành tinh thay vì chỉ là một vài microgram. Đồng thời, nó cũng là một mục tiêu giá trị cao ở khu vực không gian giữa Mặt trăng và Trái đất để con người có thể lên thăm với mức giá chấp nhận được, chắc có lẽ là các nhà khoa học cũng đã nghĩ đến việc thực hiện các chuyến bay thương mại quan sát tiểu hành tinh. Ngoài ra, sẽ không cần những sứ mệnh đắt đỏ, kéo dài ngày, khiến các nhà du hành vũ trụ phải chịu đựng sự nguy hiểm từ phóng xạ vũ trụ. Nếu các tiểu hành tinh nằm ở vị trí gần trái đất thì chỉ mất vài tuần, thay vì vài tháng, để các nhà khoa học đến với nó.
Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, các tiểu hành tinh là một nguồn khoáng chất thượng hạng gồm có nước và các vật chất thô giúp tạo ra các thiết bị bảo vệ chống phóng xạ cho các sứ mệnh xa hơn trong vũ trụ. Một tiểu hành tinh 500-tonne (551 tấn) có chứa khoảng 200 tonne (220 tấn) chất dễ bay hơn (bao gồm khoảng 100 tonne (110 tấn) nước), 100 tonne (110 tấn) hợp chất giàu các bon, 90 tonne (99 tấn) kim loại (trong đó có 83 tonne (91,5 tấn) sắt và 6 tonne (6,6 tấn) niken và 1 tonne (1,1 tấn) coban). Đây có thể là những vật liệu thô cho các cuộc đổ bộ lâu dài ngoài vũ trụ hay là phát triển công nghệ cho phép các nhà du hành vũ trụ khai thác tài nguyên ngay trên các tiểu hành tinh.
Một sáng kiến nảy sinh khi tiến hành nghiên cứu này đó là việc nâng cao chất lượng động cơ đẩy ion có thể dùng để hỗ trợ các sứ mệnh sâu trong không gian có con người bằng cách cung cấp hàng hoá và thiết bị tại một điểm định trước trên đường bay. Ngoài ra công nghệ di chuyển tiểu hành tinh có thể được sử dụng như là một biện pháp phòng vệ ngăn ngừa nguy cơ các tiểu hành tinh bay vào Trái đất.
