TOPLINE
Chúng ta thường nghe nói đến các cuộc phóng tàu vũ trụ của NASA lên không gian hay gần đây là tham vọng kinh doanh du lịch thám hiểm vũ trụ của tỷ phú Elon Musk. Đằng sau những tham vọng ấy là một quá trình vô cùng phức tạp với một hệ thống bao gồm hàng trăm thậm chí hàng nghìn nhà cung cấp khác nhau.Trong đó, quản trị chuỗi cung ứng một cách hiệu quả là nhân tố quyết định sự thành công của những dự án tỷ đô này.
KEY POINTS
- Một số thách thức khi vận hành ngoài không gian có thể kể đến như: Khoảng cách rất xa so với Trái Đất, khả năng duy trì trong môi trường khắc nghiệt cùng mức độ bức xạ cực kỳ lớn hay khó khăn trong quá trình liên lạc.
- Nhằm đảm bảo duy trì “sự sống” cho các tàu vũ trụ ngoài không gian, người ta sử dụng một số vật liệu đặc biệt để tạo độ bền và sự chắc chắn.
- NASA và các đối tác của mình đã sử dụng hơn 3.800 nhà cung cấp để giúp chế tạo tên lửa, và chi phí trung bình để đưa chỉ một pound trọng tải vào quỹ đạo Trái đất là 10.000 USD.
- Để một thiết kế được đưa vào sản xuất, nó phải trải qua rất nhiều các bước thử nghiệm và kiểm định.
- Sau khi được phóng đi, việc giữ liên lạc thường xuyên giữa phi hành đoàn với mặt đất là cực kỳ cần thiết.
ARTICLE
1. Những thách thức khi vận hành ngoài không gian
Vũ trụ và các hành tinh lâu nay vẫn luôn là những điều bí ẩn với loài người. Chúng ta liên tục thực hiện các dự án ngoài không gian với hy vọng có thêm những hiểu biết về cách vận hành của vũ trụ này. So với những công việc khác, thì những dự án này có nhiều khó khăn và thử thách hơn, do các tàu sẽ được vận hành ở ngoài không gian, nơi mà môi trường khác biệt rất lớn với Trái Đất. Do đó, những đồ dùng, vật dụng, thiết kế cũng trở nên đặc biệt để có thể thích ứng với điều đó.
Một số khó khăn có thể kể đến như: Khoảng cách rất xa so với Trái Đất, vận tốc tối thiểu 40,000 km/h để thắng được trọng lực của Trái Đất hay khả năng duy trì trong môi trường khắc nghiệt cùng mức độ bức xạ cực kỳ lớn. Ngoài ra việc truyền tải thông tin và giao tiếp ở một khoảng cách xa cũng đặt ra không ít khó khăn.
Ngày 4/7/1957 đánh dấu cột mốc quan trọng trong hành trình chinh phục không gian của loài người khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên Sputnik 1 lên quỹ đạo. Kể từ đó đến nay, rất nhiều các dự án không gian đã được thực hiện thành công. Một trong những nhân tố quan trọng góp phần vào những thành tựu đó chính là khâu chuẩn bị và chìa khoá là quản trị chuỗi cung ứng một cách hiệu quả.
2. Dùng nguyên vật liệu nào để duy trì “sự sống” ngoài không gian cho các tàu vũ trụ?
Nhôm là nguyên liệu chính được sử dụng để sản xuất máy bay, ban đầu cũng được ứng dụng để sản xuất các loại tên lửa. Mặc dù có ưu điểm là nhẹ và dễ uốn, tuy nhiên nhôm lại không đảm bảo yêu cầu về độ chắc chắn. Do đó, nhằm đảm bảo duy trì “sự sống” cho các tàu vũ trụ ngoài không gian, người ta sử dụng các hợp kim của nhôm với một số kim loại khác như đồng, mangan, magie, liti, v.v. để tạo độ bền và sự chắc chắn.
Ngày nay, ngành công nghiệp vũ trụ đang có xu hướng dùng thủy tinh và sợi carbon để sản xuất các bộ phận của tàu vũ trụ. Bên cạnh đó, các máy in 3D lớn cũng được sử dụng nhằm tạo ra các phần tử đơn mảnh và có hình dạng phức tạp, điều mà các kim loại nhẹ khác không thể làm được.
3. Hệ thống nhà cung cấp phức tạp
Một chiếc máy bay Airbus sử dụng hơn 4 triệu bộ phận có nguồn gốc từ 30 quốc gia khác nhau và một chiếc Boeing 373 bao gồm hơn 367.000 bộ phận từ hàng trăm nhà cung cấp. Để sản xuất một máy bay hàng không đã cần đến cả triệu bộ phận cùng trăm nhà cung cứng, thì với một dự án ngoài không gian, việc này còn phức tạp hơn rất nhiều.
Một chiếc tàu con thoi đã ngừng hoạt động của NASA nặng gần 4,5 triệu pound và tiêu tốn khoảng 1,7 tỷ đô la. NASA và các đối tác của mình đã sử dụng hơn 3.800 nhà cung cấp để giúp chế tạo tên lửa, và chi phí trung bình để đưa chỉ một pound trọng tải vào quỹ đạo Trái đất là 10.000 USD.
Hầu hết các dự án hàng không vũ trụ đều có sự kết hợp giữa chính phủ và tư nhân. Và hiện nay, các công ty thương mại tư nhân đã tham gia sâu rộng hơn vào chuỗi cung ứng nguyên vật liệu hay thậm chí là tự thực hiện dự án của riêng mình.
Các công ty như SpaceX, Blue Origin, Virgin Galactic, Sierra Nevada và Rocket Lab hiện đang nghiên cứu và phát triển các loại tàu vũ trụ khác nhau. Bên cạnh đó, Made In Space, Planetary Resources và Deep Space Industries tập trung vào phát triển khả năng sản xuất và cung cấp tài nguyên cho không gian. Các công ty như NanoRacks và Astrobotic được định vị như những nhà cung cấp các dịch vụ logistics chi vận tải hàng hóa và vận hành.
4. Vận hành sản xuất
Thông thường một tàu vũ trụ có chiều cao trung bình là 56 m và nặng khoảng 2000 tấn. Do đó, việc sản xuất và lắp ráp các bộ phận của nó cũng được thực hiện ở những nhà máy khổng lồ. Ví dụ, tòa nhà Vehicle Assembly Building (VAB) tại Trung tâm vũ trụ Kennedy của NASA ở Florida, Mỹ chuyên lắp ráp tên lửa rộng 2.664.883 m3 và là một trong những công trình có thể tích lớn nhất thế giới. Nơi cao nhất tương đương 52 tầng nhà, có tên gọi là “The High Bay” bao gồm 4 hành lang thẳng đứng với những cánh cửa cao 139 mét và mất tới 45 phút để mở ra hoàn toàn.
Tuy nhiên, một vấn đề mà các công ty tư nhân như SpaceX đang phải đối mặt là sự hạn chế trong số lượng các nhà sản xuất nguyên liệu để chế tạo tên lửa vũ trụ. Điều này khiến cho giá linh kiện được đẩy lên rất cao. Vì vậy, SpaceX quyết định chuyển hướng sang tự sản xuất bằng việc xây dựng các nhà máy một cách tối ưu hóa và khép kín. Hơn 70% linh kiện đã được SpaceX tự sản xuất, điều này cũng cho phép họ có thể giám sát chặt chẽ chi phí và thời gian dành cho sản xuất.
Nguyên tắc cốt lõi của SpaceX là đơn giản hóa quy trình sản xuất, tăng độ tin cậy và giảm chi phí xuống 1000 USD/pound (rẻ hơn NASA 10 lần, thậm chí còn rẻ hơn cả tên lửa Long March nổi tiếng giá rẻ của Trung Quốc).
5. Quá trình kiểm định chất lượng nghiêm ngặt
Trước tiên, để một thiết kế được đưa vào sản xuất, nó phải trải qua rất nhiều các bước thử nghiệm và kiểm định. Không dừng ở đó, sau khi được sản xuất, tàu vũ trụ cũng cần thực hiện một số công đoạn kiểm tra khác, nếu đáp ứng mới được đưa ra bãi phóng và thực hiện phóng ra ngoài không gian.
Để chứng minh tính khả thi khi vận hành ngoài không gian, đầu tiên, hệ thống điện của các tàu sẽ được kiểm tra để đảm bảo rằng các tín hiệu điện do phi hành đoàn phát ra sẽ được tiếp nhận và hiểu được, cũng như kết nối được với hệ thống trên mặt đất. Các bài kiểm tra phần mềm cũng được thực hiện để đảm bảo rằng tất cả các chế độ vận hành và quy trình bay được thực hiện tốt và có thể xử lý thông tin một cách chính xác. Bên cạnh đó, hệ thống điều hướng và định vị cũng phải được kiểm tra cẩn thận.
Các cuộc đánh giá thử nghiệm có thể kéo dài đến 2 năm. Sau khi đáp ứng đủ các yêu cầu của bài kiểm tra đánh giá, các con tàu vũ trụ sẽ được vận chuyển đến bãi phóng để bắt đầu hành trình khám phá không gian.
6. Tàu được phóng đi là hoàn thành?
Sau khi được phóng đi, việc giữ liên lạc thường xuyên giữa phi hành đoàn với mặt đất là cực kỳ cần thiết. Tuy nhiên, không giống như liên lạc trong không gian, liên lạc giữa không gian với mặt đất khó hơn nhiều, vì Trái đất được bao quanh bởi một bầu khí quyển bao gồm năm tầng, mỗi tầng có một đặc điểm khác nhau. Khi đi qua bầu khí quyển, những tín hiệu liên lạc sẽ bị giảm cường độ và yếu đến mức chúng chỉ có thể được thu nhận bởi các ăng ten parabol khổng lồ cùng với các máy thu có mức nhiễu hệ thống thấp. Vùng nằm trong khoảng từ 30 MHz đến 30 GHz là lý tưởng nhất để liên lạc từ không gian đến Trái đất.
Bên cạnh đó, việc tiếp tế các nhu yếu phẩm cho phi hành đoàn như thức ăn, nước uống và các đồ dùng, dụng cụ và tiếp nhiên liệu cho các con tàu vũ trụ cũng cần phải lưu ý. Ngày 30/6/2018, Nga đã phóng thành công tàu vũ trụ Tiến bộ MS-17 (Progress MS-17) chở hơn 470kg nhiên liệu, 420 lít nước và nhiều đồ tiếp tế khác lên Trạm vũ trụ Quốc tế ISS.
Ngoài ra, các quốc gia đang tích cực nghiên cứu các giải pháp nhằm tiếp nhiên liệu cho các tàu vũ trụ một cách hiệu quả nhất như xây dựng các trạm tiếp nhiên liệu ngoài không gian, dùng Mặt Trăng như một trạm tiếp nhiên liệu hay trực tiếp sản xuất nhiên liệu trên Sao Hỏa.
7. Một số xu hướng hiện nay
Để giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu trên Trái Đất, việc khai thác trực tiếp tại các hành tinh là một ý tưởng độc đáo và khả thi. Chúng ta đang nghiên cứu các kỹ thuật để khai thác nhiên liệu ở các tiểu hành tinh và các thiên thể khác bao gồm: kim loại (cho xây dựng và các sản phẩm công nghệ), nước (cho nhiên liệu của tên lửa) và các nguyên tố hiếm trên Trái Đất như Helium-3 – nguyên tố này được tìm thấy trên Mặt Trăng và việc khai thác Helium-3 có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào có nhiên liệu hóa thạch trong tương lai.
Bên cạnh đó, việc vận hành bền vững cũng là một vấn đề được chú trọng. Một số tàu vũ trụ sau thời gian nhất định sẽ hết giá trị sử dụng và trở thành rác thải vũ trụ. Năm 2016, các chuyên gia của Cơ quan Vũ trụ Nga (Roscosmos) kết luận rằng, nếu vấn đề này không được giải quyết thì việc khám phá trong không gian có thể sẽ dừng lại hoàn toàn. Nguyên nhân là vì tất cả các vật thể trong quỹ đạo gần Trái đất sẽ bị mắc kẹt bởi thiết bị phế thải.
Rác thải vũ trụ có thể gây nguy hiểm đến các tàu vũ trụ còn đang hoạt động hoặc có thể rơi xuống Trái Đất gây thương tích cho con người. Trong bộ phim Gravity được phát sóng năm 2013, thảm họa xảy ra khi Nga phá hủy một trong những vệ tinh của họ bằng cách cho nó phát nổ. Điều này đã làm phân tán hàng nghìn mảnh vỡ ra ngoài không gian và đã phá hủy một tàu con thoi, kính thiên văn Hubble và một phần của Trạm vũ trụ Quốc tế. Phản ứng dây chuyền này bắt nguồn từ rác thải vũ trụ và được gọi là hiệu ứng Kressler.
Một số biện pháp đã được các quốc gia đưa ra như một vệ tinh có khả năng tự hủy khi kết thúc vòng đời của Nga, vệ tinh Aolong-1 có thể gom rác bằng cánh tay robot của Trung Quốc hay vệ tinh Astroscale có khả năng phát hiện rác vũ trụ và dùng nam châm để gom rác của Singapore.
Minh Đức
Đọc thêm:
Đứt gãy chuỗi cung ứng bán dẫn: “Thanh gươm Damocles” của nền sản xuất điện tử tương lai
