Trong khi hầu hết các nghiên cứu liên quan đến không gian được thực hiện bởi các nhà thiên văn học bằng các kính viễn vọng đặt trên mặt đất, thì việc khám phá vật lý được thực hiện bởi cả máy bay không gian của con người và các tàu thăm dò không gian bằng robot không người lái.
Mục đích chính của khám phá không gian là thúc đẩy nghiên cứu khoa học, thống nhất các quốc gia khác nhau và đảm bảo sự tồn tại của nhân loại trong một thời gian dài.
Thời kỳ đầu của việc khám phá không gian (những năm 1950) được thúc đẩy bởi ‘Cuộc chạy đua Không gian‘ giữa Hoa Kỳ và Liên Xô. Ngày nay, nhiều quốc gia có các cơ quan vũ trụ của riêng họ hoạt động theo các quy tắc và chính sách nhất định.
Đặc biệt, hơn 70 tổ chức không gian của chính phủ và hàng tấn công ty tư nhân hiện đang tham gia vào các hoạt động liên quan đến nghiên cứu vũ trụ. Một vài trong số họ vượt xa những người khác về thành tích, khả năng và ngân sách hàng năm.
Khám phá thêm: Sự tiến hoá của vũ trụ từ vụ nổ lớn Big Bang.
Cân nhắc những yếu tố chính này, chúng tôi đã tổng hợp một danh sách các cơ quan nghiên cứu vũ trụ hàng đầu (cả chính phủ và tư nhân) trên thế giới. Tất cả ngân sách hàng năm được quy đổi thành đô la Mỹ.
Cơ quan Vũ trụ Canada
Hình thành: Năm 1989
Ngân sách hàng năm: 421,1 triệu đô la (2019)
Cơ quan Vũ trụ Canada đã đóng góp nghiên cứu, công nghệ và chuyên môn của họ cho các nỗ lực không gian thế giới, đặc biệt là khi làm việc với NASA và ESA. Nó đã cung cấp Hệ thống Dịch vụ Di động trị giá 1,3 tỷ đô la cho Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), bao gồm Dextre, Canadianarm2 và nhiều máy trạm rô bốt.
Cơ quan này không có bất kỳ khả năng phóng tên lửa nào ngoài tầng trên của bầu khí quyển. Nó chủ yếu dựa vào các quốc gia khác như Ấn Độ, Hoa Kỳ và Nga để phóng vệ tinh của mình lên quỹ đạo. Tuy nhiên, điều này sẽ sớm thay đổi khi họ đang có kế hoạch chế tạo một bệ phóng do Canada sản xuất.
SpaceX
Hình thành: Năm 2002.
Ngân sách hàng năm: Không được tiết lộ chính thức nhưng ước tính khoảng dưới 1 tỷ đô la (Khoảng 800-900 triệu đô la hàng năm)
Một thập kỷ trước, không ai có thể tin rằng một công ty tư nhân có thể cạnh tranh với các cơ quan vũ trụ của chính phủ. Nhưng tham vọng, sự cống hiến và làm việc chăm chỉ của đội ngũ SpaceX đã thay đổi suy nghĩ của mọi người theo đúng nghĩa đen.
Công ty đã đạt được một số mốc quan trọng mà cho đến nay chưa có cơ quan vũ trụ tư nhân nào làm được:
- Tên lửa đẩy chất lỏng do tư nhân tài trợ đầu tiên (Falcon 1) đã lên quỹ đạo vào năm 2008
- Công ty tư nhân đầu tiên đưa tàu vũ trụ lên ISS (Dragon vào năm 2012)
- Hạ cánh đẩy đầu tiên cho một tên lửa quỹ đạo (Falcon 9 vào năm 2015)
- Tái sử dụng thành công tên lửa quỹ đạo lần đầu tiên (Falcon 9 vào năm 2017)
Ngày nay, SpaceX được biết đến là nhà sản xuất hàng không vũ trụ tư nhân thành công nhất của Mỹ và công ty dịch vụ vận chuyển vũ trụ. Mục tiêu chính của họ là giảm giá và nâng cao độ tin cậy của việc tiếp cận không gian, theo hệ số 10.
Năm 2016, Elon Musk (CEO) tiết lộ sứ mệnh kiến trúc của chương trình Hệ thống Giao thông Sao Hỏa. Một năm sau, ông tiết lộ một cấu hình hệ thống cập nhật, hiện được gọi là Tên lửa Chim ưng Lớn (BFR). Nó được lên kế hoạch trở thành tên lửa lớn nhất và có thể tái sử dụng hoàn toàn, dự kiến vào đầu những năm 2020.
Sử dụng BFR, công ty có kế hoạch đưa 2 tàu chở hàng (không người lái) lên Sao Hỏa vào năm 2022. Vào năm 2014, họ sẽ đưa 4 tàu khác lên Sao Hỏa bao gồm cả những người đầu tiên.
Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA)
Hình thành: Năm 1993
Ngân sách hàng năm: 1,22 tỷ đô la (2013)
Được thiết kế như một cơ quan hoạt động cốt lõi để hỗ trợ sự phát triển hàng không vũ trụ tổng thể của chính phủ Nhật Bản, JAXA tiến hành các hoạt động tổng hợp, từ nghiên cứu và phát triển cơ bản đến triển khai. Nó tham gia vào một số nhiệm vụ nâng cao, bao gồm phóng vệ tinh, có thể khám phá Mặt Trăng có người lái và thám hiểm tiểu hành tinh.
Họ đã tích cực tham gia vào việc phát triển vệ tinh cho các cơ quan khác. Năm 2005, họ phóng Vệ tinh Giao thông Đa chức năng 1R để quan sát thời tiết. Một năm sau, họ phóng phiên bản thứ hai của vệ tinh này để giúp định hướng giao thông hàng không. Và mới đây, họ đã phóng vệ tinh đầu tiên của Kenya lên quỹ đạo thấp của Trái đất.
Các dự án đang thực hiện với NASA là vệ tinh Lõi đo lượng mưa toàn cầu, Vệ tinh quan sát Aqua Earth và Sứ mệnh đo lượng mưa nhiệt đới.
Đừng bất ngờ vì vệ tinh Nhật quan tâm đến việc đo lượng mưa, ở Nhật: người ta dùng hơn 50 từ để mô tả mưa.
Kiểm tra các công nghệ truyền thông vẫn là trọng tâm chính của JAXA. Vào năm 2018, họ đã thông báo rằng họ sẽ hợp tác với Sony để nghiên cứu một hệ thống liên lạc laser từ Kibo (mô-đun ISS).
Trung tâm hàng không vũ trụ Đức (DLR)
Hình thành: Năm 1969
Ngân sách hàng năm: 1,36 tỷ đô la (2020)
Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức tập trung vào không gian, hàng không, vận tải, năng lượng, an ninh và kỹ thuật số hóa. Ngoài việc thực hiện các sứ mệnh của riêng mình, nó cũng lên kế hoạch và thực hiện chương trình không gian thay mặt cho chính phủ liên bang Đức.
Cơ quan này đang nghiên cứu các công nghệ sản xuất điện năng lượng carbon dioxide thấp, siêu hiệu quả và nhiệt điện mặt trời cũng như các nguồn năng lượng tái tạo. Trong lĩnh vực giao thông vận tải, họ đang duy trì tính cơ động, tiết kiệm tài nguyên, bảo vệ môi trường và tăng cường an toàn giao thông.
Một số dự án lớn của họ bao gồm hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Galileo, Mars Express, và Shuttle Radar Topography Mission. Trong những năm tới, họ sẽ tiến hành nghiên cứu các lĩnh vực như công nghệ động cơ đẩy, phát triển vệ tinh và các khái niệm về sứ mệnh không gian.
Tổ chức Nghiên cứu Không gian Ấn Độ (ISRO)
Hình thành: Năm 1969
Ngân sách hàng năm: 1,79 tỷ đô la (2022)
Tổ chức Nghiên cứu Không gian Ấn Độ khai thác công nghệ vũ trụ cho sự phát triển quốc gia trong khi theo đuổi việc khám phá hành tinh và nghiên cứu khoa học vũ trụ. Họ đã thực hiện một số hoạt động lớn ở cả cấp độ quốc gia và quốc tế.
Cơ quan này duy trì một loạt vệ tinh địa tĩnh đa năng (INSAT) và vệ tinh viễn thám (IRS) đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của quốc gia về viễn thông và quan sát Trái đất.
Nó cũng phát triển các công cụ và sản phẩm vệ tinh dành riêng cho ứng dụng để hỗ trợ dự báo thời tiết, điều hướng, hệ thống thông tin địa lý, y tế từ xa và các hoạt động tìm kiếm cứu nạn.
ISRO được biết đến với các hệ thống phóng đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí. Tàu thăm dò Mặt Trăng đầu tiên của Ấn Độ được phóng vào năm 2008, sử dụng Phương tiện Phóng Vệ tinh Địa cực (tên lửa PSLV-XL). Chi phí ước tính cho dự án chỉ là 54 triệu đô la.
Năm 2014, họ đã gửi thành công một tàu vũ trụ lên quỹ đạo Sao Hỏa trong lần thử đầu tiên. Tổng chi phí cho sứ mệnh này là 75 triệu đô la, khiến nó trở thành sứ mệnh sao Hỏa tiết kiệm chi phí nhất từ trước đến nay.
Năm 2017, ISRO đã lập kỷ lục thế giới về việc phóng 104 vệ tinh trong một lần sử dụng PSLV-C37. Ấn tượng với sự tiến bộ của họ, chính phủ đã tăng ngân sách hàng năm của ISRO lên 23 phần trăm.
Cơ quan này đang tiến về phía trước với việc phát triển các phương tiện phóng có thể tái sử dụng, phương tiện bay lên quỹ đạo một và hai giai đoạn, động cơ bán đông lạnh và các dự án bay vũ trụ của con người.
Cơ quan Vũ trụ Liên bang Nga (Roscosmos)
Hình thành: Năm 1992
Ngân sách hàng năm: 1,92 tỷ đô la (2021)
Roscosmos là một trung tâm điều phối cho tất cả các loại hoạt động không gian ở Nga. Nó tiến hành nhiều hoạt động dân sự, bao gồm các dự án phi hành gia và giám sát Trái đất, đồng thời điều phối các hoạt động quân sự với Bộ Quốc phòng Liên bang Nga.
Tổng công ty Nhà nước Roscosmos mới được thành lập bằng cách hợp nhất ngành công nghiệp vũ trụ đã tái quốc hữu hóa của Nga và Tổng công ty Tên lửa và Không gian Thống nhất. Tuy nhiên, sự đóng góp của đất nước vào công nghệ vũ trụ đã có từ lâu trước những sự kiện này.
Trong khoảng thời gian từ năm 1955 đến 1965, Chương trình Không gian Liên Xô cũ của nó đã thực hiện nhiều hoạt động đầu tiên trên thế giới, bao gồm vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên có tên Sputnik-1, người đàn ông đầu tiên (Yuri Gagarin) và phụ nữ (Valentina Tereshkova) trong không gian, chuyến bay vũ trụ đầu tiên mang theo nhiều hơn hơn một phi hành đoàn vào quỹ đạo (Voskhod 1) và tàu vũ trụ đầu tiên đến vùng lân cận của Mặt trăng (Luna 1).
Roscosmos được thành lập trong một thời kỳ hoàn toàn khác, ngay sau khi Chương trình Liên Xô chấm dứt. Giờ đây, cơ quan này cung cấp dịch vụ phóng cho các quốc gia khác và thực hiện nhiều sứ mệnh tàu vũ trụ của riêng mình, chẳng hạn như vệ tinh dẫn đường GLONASS, vệ tinh viễn thông và vệ tinh quân sự. Ngoài ra, nó đang đưa một phần nhỏ tài nguyên vào ISS.
Roscosmos hiện đang thực hiện sứ mệnh ExoMars – tìm kiếm bằng chứng về sự sống trên sao Hỏa – phối hợp với ESA. Họ cũng đang phát triển một căn cứ Mặt Trăng hoàn toàn bằng robot (Luna-Glob), dự kiến sẽ được phóng vào đầu những năm 2020.
Cơ quan Vũ trụ Ý (ASI)
Hình thành: Năm 1988
Ngân sách hàng năm: 2,1 tỷ đô la (2020)
Mặc dù được thành lập vào năm 1988, Cơ quan Vũ trụ Ý đã thu hút rộng rãi công việc của nhiều nhà khoa học Ý có kinh nghiệm và các tổ chức quốc gia trước đó. Năm 1996, họ phóng sứ mệnh vệ tinh lớn đầu tiên của mình – tên là BeppoSAX – để xem xét vũ trụ trong tia X.
Sau đó, cơ quan này đã hợp tác trong một số dự án khám phá không gian quốc tế lớn, chẳng hạn như Cassini-Huygens, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, Venus Express, Juno và XMM-Newton.
Ngành công nghiệp vũ trụ của Ý cũng đã tham gia vào các hoạt động bay vào vũ trụ của con người. Các container hàng hóa Mô-đun Hậu cần đa năng Shuttle của nó cung cấp một chức năng quan trọng trong việc lưu trữ và chuyển các thiết bị đến ISS.
Hiện tại, cơ quan này là đối tác trong chương trình phóng xe nâng hạng nặng của ESA – Arian 5 – có thể đưa trọng tải hơn 11.000 kg lên quỹ đạo chuyển địa tĩnh.
Trung tâm Nghiên cứu Vũ trụ Quốc gia (Pháp)
Hình thành: Năm 1961
Ngân sách hàng năm: 3,01 tỷ đô la (2019)
Cơ quan Vũ trụ Pháp chủ yếu tập trung vào 5 lĩnh vực: ứng dụng dân dụng trong không gian, tiếp cận vũ trụ, nghiên cứu khoa học và công nghệ, phát triển bền vững và an ninh quốc phòng.
Cơ quan này hiện đang làm việc với Đức và các chính phủ khác để phát triển một phương tiện phóng có thể tái sử dụng chạy bằng khí methanean. Mục đích là giảm đáng kể chi phí và giảm thời gian tân trang lại tên lửa có thể tái sử dụng.
Họ cũng đang phát triển một kỹ thuật gọi là bay hình bao gồm giữ nhiều vệ tinh và các thành phần nặng của chúng trong một cấu hình được kiểm soát chặt chẽ, cách nhau hàng trăm feet trong một quỹ đạo.
Phối hợp với Cơ quan Vũ trụ Ấn Độ (ISRO), họ đã triển khai vệ tinh Megha-Tropiques lên quỹ đạo, hiện đang phân tích chu trình nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA)
Hình thành: Năm 1975
Ngân sách hàng năm: 7 tỷ đô la (2021)
Cơ quan Vũ trụ Châu Âu là một tổ chức quốc tế với 22 quốc gia thành viên. Bằng cách hài hòa tài sản trí tuệ và tài chính của tất cả các thành viên, cơ quan này có thể quản lý các hoạt động và chương trình vượt xa phạm vi của bất kỳ quốc gia châu Âu nào.
ESA là một trong những người đóng góp chính cho ISS. Kể từ khi thành lập, nó đã tích cực tham gia vào các sứ mệnh thăm dò không người lái lên Mặt trăng và các hành tinh khác, viễn thông, phát triển các phương tiện phóng và quan sát Trái đất.
Cơ quan này có hệ thống phóng của riêng mình, Ariane, đã trải qua nhiều thế hệ phát triển trong 4 thập kỷ qua.
Các vệ tinh và thiết bị do ESA phát triển đã đến thăm các hành tinh khác nhau trong hệ mặt trời của chúng ta, bao gồm Mars Express, Cassini (được phát triển với sự hợp tác của NASA), đã quay quanh Sao Thổ và các mặt trăng của nó từ năm 2004.
Tàu thăm dò không gian của ESA tên là Rosetta đã chụp ảnh cận cảnh sao chổi 67P / Churyumov – Gerasimenko và đưa một tàu đổ bộ lên bề mặt. Kính viễn vọng không gian GAIA hiện đang lập bản đồ hàng tỷ vật thể thiên văn với độ chính xác chưa từng có.
Các dự án lớn khác gần đây bao gồm Venus Express liên tục gửi dữ liệu từ quỹ đạo địa cực của nó xung quanh Sao Kim, Máy tìm đường LISA đang nghiên cứu sóng hấp dẫn và Kính viễn vọng Không gian James Webb (do NASA dẫn đầu).
Cơ quan hiện đã lên kế hoạch cho các dự án cho Sao Mộc (JUICE) và Sao Thủy (BepiColombo), và những dự án khác sẽ quan sát vũ trụ đầy năng lượng (Athena) và nghiên cứu vật chất tối (Euclid). Họ cũng đang phát triển thế hệ tiếp theo của hệ thống vệ tinh định vị Galileo của họ.
Cơ quan Quản lý Không gian Quốc gia Trung Quốc (CNSA)
Hình thành: Năm 1993
Ngân sách hàng năm: 8,9 tỷ đô la (2020)
Cơ quan Quản lý Không gian Quốc gia Trung Quốc chịu trách nhiệm lập kế hoạch và thực hiện tất cả các sứ mệnh không gian ở cấp quốc gia, đồng thời ký kết các thỏa thuận của chính phủ liên quan đến nghiên cứu không gian.
Không giống như các tổ chức không gian khác trên toàn thế giới, CNSA không liên quan đến ISS. Trên thực tế, nó có một trạm vũ trụ nhỏ của riêng mình. Ngoài ra, nó tự thực hiện các vụ phóng thường xuyên bằng cách sử dụng một nhóm hệ thống phóng có thể sử dụng được tên là Long March.
Kể từ năm 2003, họ đã thực hiện nhiều sứ mệnh không gian có người lái và cho đến nay, đã có 11 phi hành gia Trung Quốc du hành trong không gian. Năm 2012, một phi hành đoàn gồm 3 phi hành gia trên tàu Thần Châu 9 đã chế tạo tàu vũ trụ có người lái đầu tiên cập bến không gian, gắn nó với một trạm vũ trụ nguyên mẫu Tiangong-1.
Vào năm 2014, CNSA đã thực hiện thành công chuyến hạ cánh mềm đầu tiên lên mặt trăng bằng tàu đổ bộ và tàu lặn mặt trăng robot đầu tiên của mình, được đặt tên là Chang’e 3. Ngoài ra, vào năm 2007, Trung Quốc đã thực hiện thành công một thử nghiệm chống vệ tinh trên máy của chính họ.
Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA)
Hình thành: Năm 1958
Ngân sách hàng năm: 22,6 tỷ đô la (2020)
Trong 6 thập kỷ, NASA đã dẫn đầu các cuộc thám hiểm không gian hòa bình, khám phá về Trái đất, các hành tinh khác, hệ mặt trời, thiên hà và vũ trụ của chúng ta. Đó là một tổ chức độc lập, không thuộc bất kỳ bộ phận điều hành nào nhưng báo cáo trực tiếp cho Tổng thống Hoa Kỳ.
Kể từ khi thành lập, hầu hết các nỗ lực khám phá không gian (ở Mỹ) đều do NASA dẫn đầu, bao gồm cả trạm vũ trụ Skylab, một tàu vũ trụ quỹ đạo thấp có thể tái sử dụng một phần của Trái đất có tên là Tàu con thoi, và chương trình du hành vũ trụ phổ biến nhất của con người, các sứ mệnh hạ cánh trên Mặt trăng Apollo.
Hầu hết chúng ta đều biết điều gì đó về công việc của NASA, nhưng không biết nó làm được bao nhiêu thứ khác nhau. NASA bao gồm 4 tổ chức sứ mệnh:
- Nghiên cứu Hàng không để phát triển các công nghệ hàng không tiên tiến
- Khoa học nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hóa của Trái đất, hệ mặt trời và vũ trụ.
- Công nghệ vũ trụ để phát triển công nghệ khám phá không gian và khoa học vũ trụ.
- Hoạt động và thăm dò của con người liên quan đến việc quản lý các chương trình không gian có người lái, bao gồm các chương trình lên ISS, các sứ mệnh liên quan đến phóng, liên lạc không gian và vận tải.
Một số trung tâm nghiên cứu được liên kết, bao gồm Trung tâm Vũ trụ Johnson, Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực, Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard và Trung tâm Nghiên cứu Langley.
Tổ chức đã thực hiện thành công hơn 200 chuyến bay có người lái và hiện họ đang thực hiện hơn 70 nhiệm vụ.
Một số sứ mệnh vĩ đại nhất của NASA bao gồm:
- Apollo,
- Kính viễn vọng Không gian Hubble,
- tàu thăm dò Viking 1 đã chạm xuống sao Hỏa vào năm 1976,
- Đài quan sát tia X Chandra,
- Cassini-Huygens đã đến được sao Thổ vào năm 2004,
- Tàu Voyager 1 và Voyager 2 đã thực hiện nhiều khám phá quan trọng về Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, và đến không gian giữa các vì sao.
Tìm hiểu thêm qua infographic: Vòng tròn dân số Yuxi.