Mặt trăng và công cuộc chinh phục của con người

Mặt Trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất, vệ tinh tự nhiên lớn thứ năm trong Hệ Mặt Trời, diện tích bề mặt 3,793x107 km2 (= 0,074 lần Trái Đất). Khoảng cách trung bình tính từ tâm Trái Đất đến Mặt Trăng là 384.403 km, lớn khoảng 30 lần đường kính Trái Đất. Đường kính Mặt Trăng là 3.474 km, tức hơn một phần tư đường kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng bằng khoảng 2% khối lượng Trái Đất và  lực hấp dẫn tại bề mặt Mặt Trăng bằng 17% lực hấp dẫn trên bề mặt Trái Đất. Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất với chu kỳ quỹ đạo 27,32 ngày, và các biến đổi định kỳ trong hình học của hệ Trái Đất-Mặt Trăng-Mặt Trời và là nguyên nhân gây ra các , lặp lại sau mỗi  chu kỳ giao hội 29,53 ngày. Thành phần thạch quyển Mặt Trăng gồm có trên 18 nguyên tố chính như ôxy (43%); silic (21%); nhôm (10%); canxi (9%); sắt (9%) và magiê (5%)... Thành phần khí quyển trên 7 nguyên tố chính như Heli (25%); Neon (25%); Hydro (23%), Agon (20%)...

 

Mặt Trăng  nằm trên quỹ đạo đồng bộ có nghĩa là giữ nguyên một mặt hướng về Trái Đất ở tất cả mọi thời điểm. Mặt quay về Trái Đất được gọi là phần nhìn thấy hay còn gọi là phần sáng, còn phần kia gọi là phần tối nhưng trên thực tế nó vẫn được chiếu sáng thường xuyên như phần được nhìn thấy. Các vùng có màu sáng trên Mặt trang được gọi là terace hay gọi nôm na là các cao nguyên vì chúng cao hơn các nơi khác. Bề mặt Mặt Trăng không đồng nhất với nhiều hố va chạm, người ta giả định rằng nó đã bị ảnh hưởng bởi các sự kiện va chạm thiên thạch và sao chổi. Hố lớn nhất trên Mặt trăng có tên là Vùng trũng Nam Cực – Aiken, nằm ở nơi không nhìn thấy giữa Nam Cực và Xích đạo, có đường kính 2.240 km, sâu khoảng 13 km. Theo số liệu công bố năm 2008, con người đã tìm thấy lượng nước nhỏ ở bên trong dung nham núi lửa của Mặt Trăng do tàu Apollo 15 đưa về Trái Đất. Tháng 9-2009, tàu LCROSS đã tiến hành cú va chạm mạnh ở cực tố vĩnh cửu và xác định được ít nhất 100 kg nước trong đám vật chất bắn tung lên từ vụ va chạm nói trên.

Mặt Trăng là một vật thể phân dị và về mặt địa hóa  nó gồm một lớp vỏ, một lớp phủ và lõi cùng các thành phần khác như đất, đá, nham thạch, thành phần hóa học… Cấu trúc này được cho là kết quả của sự kết tinh phân đoạn của một biển macma được hình thành cách chúng ta khoảng 4,5 tỷ năm về trước. Mặt Trăng có một từ trường bên ngoài khoảng 1-100 nanotesla chưa bằng 1% từ trường Trái Đất (khoảng 30-60 microtesla), Mặt Trăng không có từ trường lưỡng cực và sự từ hóa hiên diện hầu như đều có nguồn gốc từ vỏ. Mặt Trăng có mức khí quyển cực nhỏ với tổng khối lượng khí quyển chưa quá 104 kg. Nhiệt độ trung bình Mặt Trăng về ban ngày là 107oC còn ban đêm là -153oC. Như trên đã đề cập, Mặt Trăng được hình thành cách đây khoảng 4.527 tỷ năm sau sự hình thành hệ Mặt Trời từ 30-50 triệu năm. Một trong những hiện tượng về Mặt Trăng được con người quan tâm đó là nhật thực và nguyệt thực, hiện tượng này chỉ có thể xảy ra khi Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng cùng nằm trên một đường thẳng. Nhật thực xảy ra gần tuần trăng mới khi Mặt Trăng nằm giữa Mặt Trời và Trái Đất trong khi đó nguyệt thực lại xảy ra gần lúc trăng tròn khi Trái Đất nằm gần Mặt Trời và Mặt Trăng. Do Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với góc nghiêng khoảng 5o so với quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời nên các cuộc nhật/nguyệt  thực không xảy ra tại mọi tuần trăng mới và trăng tròn, bởi vậy để hiện tượng này xảy ra nhật/nguyệt thực thì Mặt Trăng phải ở gần nơi giao cắt của hai mặt phẳng quỹ đạo. Chu kỳ các lần nói trên được  tính toán xấp xỉ 6.585,3 ngày (18 năm 11 ngày và 8 giờ). Lần nguyệt thực diễn ra gần đây nhất là ngày 20-2-2008, nguyệt thực toàn phần mà nhiều nơi trên trái đất có thể nhìn thấy.

 

Như trên đã đề cập, Mặt Trăng được con người quan tâm từ rất lâu. Ví dụ, nhà triết học Hy Lạp Anaxagoras (428 trước Công nguyên) cho rằng Mặt Trăng và Mặt Trời đều là các thiên thể hình cầu lớn bằng đá, còn theo triết gia Aristotle (384-322 trước Công nguyên) thì Mặt Trăng là biên giới giữa các bầu trời trong đó chứa nhiều nguyên tố. Trong thế giới hiện đại, Mặt Trăng là đối tượng được khoa học rất quan tâm, nó chính thức được mở đầu bằng sự ra đời của kính viễn vọng Galileo Galilei, giúp con người quan sát các ngọn núi, hố va chạm và địa hình trên Mặt Trăng.

 

Mặt Trăng là thiên thể duy nhất ngoài Trái Đất mà con người đã đặt chân tới. Trong thời chiến tranh lạnh, Liên Xô và Mỹ là hai quốc gia dẫn đầu trong cuộc chinh phục hành tinh này. Liên Xô có chương trình Luna, đưa tàu vũ trụ không người lái lên Mặt Trăng như Luna 1, Luna 2, Luna 3 và đến Luna 9 mới thực hiện thành công cuộc hạ cánh nhẹ nhàng xuống Mặt Trăng, tiếp đến còn có Luna 10, 16, 20 và 24. Mỹ có phi thuyền Apollo 11 đã thực hiện tới 17 lần đi lại gần Mặt Trăng và Trái Đất. Những bước chân đầu tiên của con người lên Mặt Trăng năm 1969 được coi là đỉnh cao của cuộc chạy đua vũ trụ, nhà du hành vũ trụ người Mỹ Neil Armstrong được xem là những người đầu tiên đi bộ trên Mặt Trăng vào lúc 2h56 phút UTC ( giờ nguyên tử quốc tế) ngày 21-7-1969. Từ giữa thập niên 60 đến giữa 70 ở thế kỷ trước có tới  65 vật thể nhân tạo được phóng lên Mặt Trăng nhưng chỉ có 18 trong số này là hạ cánh xuống  Mặt Trăng, 9 phi vụ hoàn thành và mang theo các mẫu đất đá của Mặt Trăng về Trái Đất. Năm 1990, người Nhật phóng tàu Hiten lên Mặt Trăng, Hiten đã thả một tàu thăm dò nhỏ mang tên Hogormo vào quỹ đạo Mặt Trăng nhưng đã bị thất bại. Tháng 9-2007 Nhật phóng tiếp tàu SELENE lên quỹ đạo Mặt Trăng và kết quả là đã tìm thấy Uranium trên bề mặt hành tinh này và là bằng chứng cho thấy uranium trên Mặt Trăng dồi dào hơn so với Trái Đất.

 

Nhân dịp quốc khánh lần thứ 61, đầu tháng 10-2010 vừa qua tại Trung tâm phóng vệ tinh Tây Xương, tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc đã phóng tàu Hằng Nga 2 lên vũ trụ bằng tên lửa đẩy Trường Chinh. Dự kiến sau khoảng 112 giờ tàu Hằng Nga 2 sẽ tới quỹ đạo Mặt Trăng với khoảng cách 100 km so với bề mặt hành tinh này. Đây cũng là lần đầu tiên một phi thuyền do Trung Quốc chế tạo bay lên Mặt Trăng mà không phải di chuyển quanh Trái Đất và dự kiến vào cuối tháng 10-2010 tàu Hằng Nga 2 sẽ bay cách xa bề mặt Mặt Trăng khoảng 15 km để chụp những bức ảnh có độ phân giải cao nhằm phục vụ cho cuộc đổ bộ lên Mặt Trăng trong tương lai mà Trung Quốc đang có tham vọng thực hiện . Đây là lần thứ 2 Trung Quốc phóng tàu không người lái lên Mặt Trăng sau Hằng Nga 1 bay vào vũ trụ năm 2007, bay trong không gian 16 tháng trước khi lao xuống bề mặt Mặt Trăng. Trung Quốc trở thành quốc gia châu Á đầu tiên và thứ 3 sau Mỹ, Liên Xô thành công trong việc đưa người vào vũ trụ trong khuôn khổ dựa án khám phá Mặt Trăng và chinh phục không gian.