Vì sao xe tự hành tối tân vẫn kẹt bánh trên Sao Hỏa, Mặt Trăng?

(Dân trí) - Sau hơn 50 năm khám phá vũ trụ, các nhà khoa học cuối cùng đã tìm ra nguyên nhân cốt lõi khiến những xe tự hành của NASA thường xuyên bị mắc kẹt trên Sao Hỏa và Mặt Trăng.

Phát hiện này hứa hẹn sẽ thay đổi cách thiết kế robot thám hiểm vũ trụ trong tương lai.

Trong hơn nửa thế kỷ, kể từ khi xe tự hành ngoài hành tinh đầu tiên được phóng năm 1970, nhân loại đã liên tục cải tiến công nghệ thám hiểm vũ trụ.

Tuy vậy, ngay cả những mẫu robot tự hành tiên tiến nhất của NASA vẫn nhiều lần gặp sự cố khiến bánh xe bị kẹt trong lớp cát hành tinh mềm xốp, gây gián đoạn nhiệm vụ.

Trường hợp điển hình thuộc về xe tự hành Sao Hỏa Spirit. Nó bị sa lầy năm 2009, và đến nay vẫn chưa thể di chuyển. Nguyên nhân chính xác của hiện tượng này chỉ mới được xác định gần đây.

Theo Dan Negrut, kỹ sư cơ khí tại Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ), vấn đề nằm ở việc các kỹ sư trước đây chỉ tính đến tác động của trọng lực lên xe tự hành, mà chưa phân tích đầy đủ tác động của trọng lực thấp lên bề mặt cát của các thiên thể.

Tại môi trường ở Sao Hỏa hay Mặt Trăng, lực hấp dẫn yếu khiến bụi và cát hành tinh trở nên xốp, mềm và dễ dịch chuyển hơn nhiều so với Trái Đất, làm giảm đáng kể lực kéo và tăng nguy cơ sa lầy.

Trong khi đó, các thử nghiệm mặt đất trước đây sử dụng đất mô phỏng chưa thể tái hiện đúng hành vi của cát trong điều kiện trọng lực ngoài Trái Đất, dẫn tới thiếu sót trong thiết kế.

Để giải quyết, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng mô phỏng vật lý trong một dự án mang tên Chrono, với mục tiêu so sánh kết quả với các thử nghiệm thực tế trên cát. Kết quả chỉ ra sự khác biệt rõ rệt: cùng một loại xe, nhưng trong môi trường trọng lực thấp, cát bị xáo trộn mạnh hơn, mất ổn định và khiến bánh xe khó tạo lực đẩy hơn nhiều.

Phát hiện này được coi là mảnh ghép còn thiếu để cải thiện thiết kế robot thám hiểm vũ trụ. Bằng cách bổ sung yếu tố trọng lực tác động lên cát vào mô hình thử nghiệm, các kỹ sư có thể dự đoán chính xác hơn khả năng di chuyển, giảm nguy cơ xe bị kẹt và tiết kiệm chi phí sứ mệnh.

Dan Negrut nhấn mạnh rằng đây là minh chứng rõ ràng cho giá trị của mô phỏng dựa trên vật lý trong việc giải quyết những thách thức kỹ thuật thực tế.

Với hiểu biết mới này, các nhiệm vụ thám hiểm không gian trong tương lai sẽ được trang bị những xe tự hành bền bỉ hơn, thích ứng tốt hơn với địa hình khắc nghiệt của các hành tinh, góp phần mở rộng khả năng khám phá và thu thập dữ liệu khoa học.