Buzz
Trong khi giày bảo vệ của các sứ mệnh Apollo chỉ cần đáp ứng những yêu cầu cơ bản, thì với điều kiện khắc nghiệt ở cực nam Mặt Trăng, NASA phải tạo ra một thiết kế giày hoàn toàn mới để bảo vệ sức khỏe của các phi hành gia trong suốt thời gian dài họ lưu trú.
NASA đang chuẩn bị đưa con người quay trở lại Mặt Trăng với chương trình Artemis, một sứ mệnh đầy tham vọng với mục tiêu xây dựng sự hiện diện lâu dài của nhân loại trên bề mặt của vệ tinh tự nhiên Trái Đất.
Khác biệt so với các chuyến thám hiểm Apollo trước đây, Artemis không chỉ dừng lại ở những khu vực xích đạo ôn hòa mà sẽ đưa phi hành gia đến các vùng cực lạnh giá, nơi nhiệt độ có thể giảm xuống -223 độ C. Đây là một trong những môi trường khắc nghiệt nhất trong Hệ Mặt Trời, yêu cầu sự chuẩn bị kỹ lưỡng và cải tiến công nghệ để đảm bảo an toàn cho con người.
Một trong những yếu tố quan trọng nhưng ít được chú ý trong công tác chuẩn bị là đôi giày mà các phi hành gia sẽ sử dụng. Trong các sứ mệnh Apollo, giày chỉ cần đáp ứng nhu cầu bảo vệ cơ bản, nhưng với điều kiện môi trường mới, NASA cần một thiết kế hoàn toàn khác để bảo vệ sức khỏe của phi hành gia và hỗ trợ họ trong những chuyến đi bộ dài trên địa hình hiểm trở.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học North Dakota, nơi đang thực hiện các nghiên cứu về cơ sinh học và ảnh hưởng của môi trường khắc nghiệt lên con người, đã chỉ ra rằng một đôi giày không phù hợp có thể gây ra những tác động nghiêm trọng.
Di chuyển trên Mặt Trăng không đơn giản như đi bộ trên Trái Đất. Trọng lực chỉ bằng một phần sáu, địa hình phủ đầy bụi mịn và đá sắc nhọn, cùng với nhiệt độ cực thấp, khiến việc thiết kế một đôi giày đạt yêu cầu trở thành một thử thách lớn.
Giày của phi hành gia không chỉ cần đảm bảo khả năng giữ ấm mà còn phải bảo vệ đôi chân khỏi những tác động bên ngoài, nhưng cũng không được quá cứng nhắc để không làm ảnh hưởng đến sự chuyển động tự nhiên của cơ thể.
Một trong những vấn đề lớn nhất của giày Mặt Trăng hiện nay là việc sử dụng tấm tản nhiệt cứng gắn vào đế giày nhằm giúp giữ ấm cho bàn chân phi hành gia trong môi trường lạnh giá. Tuy nhiên, tấm tản nhiệt này lại khiến giày thiếu đi sự linh hoạt cần thiết. Không giống với giày thông thường, loại giày này không thể uốn cong theo chuyển động tự nhiên của bàn chân, đặc biệt ở khớp MTP – khớp nối giữa ngón chân cái và bàn chân, một trong những khớp quan trọng nhất trong việc tạo lực đẩy khi đi hoặc chạy. Khi bị hạn chế chuyển động, khớp này không thể hoạt động đúng cách, khiến phi hành gia dễ gặp phải đau đớn hoặc chấn thương khi di chuyển trên bề mặt Mặt Trăng.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một cơ chế quan trọng trong dáng đi của con người, gọi là "cơ chế tời gió". Khi ngón chân cái duỗi ra trong mỗi bước đi, cơ chế này giúp bàn chân chuyển từ trạng thái linh hoạt (khi tiếp đất) sang trạng thái vững chắc (khi đẩy người về phía trước). Điều này giúp con người di chuyển hiệu quả mà không gây áp lực lớn lên các khớp khác của cơ thể.
Cơ chế này hoạt động tự nhiên trên Trái Đất, nhưng trong điều kiện trọng lực thấp, nó có thể bị ảnh hưởng mạnh mẽ. Nếu giày của phi hành gia quá cứng và không cho phép khớp MTP hoạt động bình thường, họ có thể mất thăng bằng hoặc phải điều chỉnh cách đi để thích nghi. Điều này về lâu dài có thể gây tác động tiêu cực đến các bộ phận khác trên cơ thể.
Theo nguyên lý "chuỗi động học" trong cơ sinh học, một chấn thương nhỏ ở bàn chân có thể dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng hơn ở các bộ phận khác. Khi bàn chân không thể hoạt động bình thường, phi hành gia có thể phải thay đổi tư thế hoặc cách đi để bù đắp, từ đó làm tăng áp lực lên đầu gối, hông và thậm chí là cột sống.
Trong môi trường trọng lực thấp, những thay đổi này càng trở nên nguy hiểm hơn vì cơ thể dễ bị mất thăng bằng, làm tăng nguy cơ té ngã và chấn thương. Nếu phi hành gia bị thương trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, việc điều trị trên Mặt Trăng sẽ gặp rất nhiều khó khăn và có thể ảnh hưởng đến toàn bộ sứ mệnh.
Để giải quyết những khó khăn này, NASA và các đối tác công nghệ đang thử nghiệm nhiều giải pháp khác nhau để cải thiện thiết kế giày cho chương trình Artemis. Một số giải pháp đang được nghiên cứu bao gồm việc sử dụng vật liệu linh hoạt hơn thay thế tấm tản nhiệt cứng, giúp giày giữ ấm tốt mà vẫn đảm bảo khả năng uốn cong theo chuyển động tự nhiên của bàn chân.
Ngoài ra, các nhà thiết kế cũng đang nghiên cứu việc tích hợp đế giày có thể điều chỉnh linh hoạt, cho phép phi hành gia thay đổi mức độ cứng hay mềm của giày tùy theo nhu cầu. Một số ý tưởng còn nhắm đến việc áp dụng công nghệ giảm chấn tiên tiến, giúp phân tán áp lực đều đặn hơn khi di chuyển để giảm thiểu nguy cơ chấn thương.
Cuộc trở lại của con người trên Mặt Trăng không chỉ là một hành trình đầy tính biểu tượng mà còn đánh dấu bước khởi đầu cho những sứ mệnh dài hạn hơn, bao gồm việc xây dựng căn cứ vĩnh viễn và xa hơn là khám phá sao Hỏa.
Để hoàn thành mục tiêu này, NASA phải đối mặt với vô vàn vấn đề kỹ thuật, từ hệ thống sinh tồn, tàu đổ bộ đến bộ đồ bảo vệ và giày dép. Mặc dù chỉ là một chi tiết nhỏ trong toàn bộ nhiệm vụ, nhưng một đôi giày phù hợp có thể là yếu tố quyết định trong việc bảo vệ sức khỏe của phi hành gia và giúp họ hoàn thành nhiệm vụ hiệu quả hơn.
Những công nghệ được phát triển trong quá trình này không chỉ giúp con người đặt chân lên Mặt Trăng mà còn có thể mở ra cánh cửa cho các chuyến thám hiểm không gian trong tương lai. Một đôi giày tốt không chỉ giúp con người đi xa hơn mà còn mở ra những khám phá mới trong vũ trụ bao la.
