Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang háo hức chờ đợi sự hoàn thành của Thiên Cung (Tiangong), nơi nghiên cứu các chủ đề từ vật chất tối và sóng hấp dẫn đến sự phát triển của ung thư và vi khuẩn gây bệnh. Trung Quốc đã phóng phần lõi của trạm vũ trụ của mình vào tháng 4/2021 và gửi ba phi hành gia lên đó vào tháng 6. Nhưng mặc dù nó có thể sẽ không hoàn thành cho đến cuối năm 2022, nhưng đã có một danh sách dài các thí nghiệm từ khắp nơi trên thế giới đang chờ để tiến hành trên đó. Các nhà khoa học ở Trung Quốc nói với Nature rằng Cơ quan Không gian có người lái Trung Quốc (CMSA) đã dự kiến phê duyệt hơn 1.000 thí nghiệm và một số trong số đó đã được khởi động. Trước tháng 4, Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) là phòng thí nghiệm không gian duy nhất trên quỹ đạo và nhiều nhà nghiên cứu cho rằng Thiên Cung (hay 'cung điện trên trời') là một bổ sung đáng hoan nghênh cho hoạt động quan sát thiên văn và Trái đất, cũng như nghiên cứu cách vi trọng lực và bức xạ vũ trụ ảnh hưởng đến các hiện tượng chẳng hạn như sự phát triển của vi khuẩn và sự trộn lẫn chất lỏng. Tuy nhiên, những người khác cho rằng các trạm vũ trụ có phi hành đoàn rất tốn kém và phục vụ nhiều mục đích chính trị hơn là khoa học. Julie Robinson, nhà khoa học trưởng về hoạt động và khám phá của con người tại Trụ sở NASA, ở Washington DC, cho biết: “Việc tăng cường khả năng tiếp cận khoa học vào không gian là lợi ích khoa học trên toàn cầu, bất kể ai xây dựng và vận hành nền tảng”. Còn Agnieszka Pollo, nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia ở Warsaw, cho biết thêm: “Chúng ta cần thêm nhiều trạm vũ trụ, bởi vì một trạm vũ trụ chắc chắn là không đủ”.
Mở ra thế giới
Trạm vũ trụ quốc tế ISS được phóng vào năm 1998, với tư cách là sự hợp tác giữa các cơ quan vũ trụ từ Hoa Kỳ, Nga, Châu Âu, Nhật Bản và Canada. Nó đã tổ chức hơn 3.000 thí nghiệm kể từ đó, nhưng Trung Quốc bị cấm tham gia vì các quy tắc của Hoa Kỳ cấm NASA sử dụng quỹ để hợp tác với Trung Quốc. Mặc dù hầu hết các thí nghiệm dự kiến trên Thiên Cung do các nhà nghiên cứu Trung Quốc thực hiện, nhưng Trung Quốc nói rằng trạm vũ trụ của họ sẽ mở cửa cho sự hợp tác từ tất cả các quốc gia, bao gồm cả Hoa Kỳ. Vào tháng 6/2019, CMSA và Văn phòng Liên hợp quốc về các vấn đề ngoài không gian (UNOOSA), cơ quan thúc đẩy hợp tác trong không gian, đã chọn 9 thí nghiệm - ngoài 1.000 thí nghiệm mà Trung Quốc đã dự kiến phê duyệt - để đưa lên sau khi trạm vũ trụ hoàn thành. Simonetta Di Pippo, giám đốc UNOOSA tại Vienna, cho biết những hoạt động này liên quan đến 23 tổ chức ở 17 quốc gia. Trước đó, Trung Quốc đã khởi động hai phòng thí nghiệm không gian nhỏ - Thiên Cung 1 và Thiên Cung 2. Hai phòng thí nghiệm này đã tổ chức hơn 100 thí nghiệm, quay quanh Trái đất trong một số năm, nhưng không còn ở trên quỹ đạo. Tricia Larose, một nhà nghiên cứu y tế tại Đại học Oslo (Na Uy), người đứng đầu một dự án được lên kế hoạch cho năm 2026, cho biết trạm vũ trụ này cung cấp các cơ sở hoàn toàn mới và Trung Quốc đang khuyến khích các thí nghiệm chưa từng được thực hiện trong không gian, hoàn toàn mới, chưa từng được làm trước đây". Phần đầu tiên của Thiên Cung đến là một mô-đun lõi được gọi là Thiên Hà (‘sự hài hòa của các tầng trời’). Vào cuối tháng 5, một con tàu chở hàng mang tên Thiên Châu 2 đã được gửi lên và cập cảng, cung cấp nhiên liệu, bộ đồ không gian và thiết bị thí nghiệm. Vào tháng 6, ba phi hành gia Trung Quốc - trên tàu Thần Châu 12 (‘tàu thần thánh’) cũng đã cập bến, bước vào khoang dài 17 mét sẽ là nhà của họ trong ba tháng. Trong năm tới hoặc hơn, CMSA sẽ cử tám sứ mệnh khác đến Thiên Cung. Hai trong số đó sẽ cung cấp các mô-đun Thiên Tường (Wentian - ‘tìm kiếm thiên đường’) và Thiên Mộng (Mengtian - ‘mơ về thiên đường’), chủ yếu sẽ chứa các thí nghiệm khoa học. Zhang Shuang-Nan, nhà vật lý thiên văn tại Viện Vật lý Năng lượng Cao của Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS’s) ở Bắc Kinh, cho biết, mặc dù hầu hết các dự án đã được các nhà nghiên cứu Trung Quốc phê duyệt nhưng nhiều dự án có cộng tác viên quốc tế. 'Phòng chơi của các nhà khoa học' Paulo de Souza, một nhà vật lý tại Đại học Griffith ở Brisbane, Australia, người phát triển các cảm biến được sử dụng trong không gian, cho biết đây sẽ là “phòng chơi của các nhà khoa học”. Yang Yang, giám đốc hợp tác quốc tế của Trung tâm Công nghệ và Kỹ thuật Sử dụng Không gian CAS ở Bắc Kinh, cho biết trạm vũ trụ sẽ có hơn 20 giá treo thí nghiệm, là những phòng thí nghiệm nhỏ với môi trường khép kín, có áp suất. Yang cho biết bên ngoài sẽ có 67 điểm kết nối dành cho phần cứng nghiên cứu hướng về Trái đất hoặc bầu trời và một máy tính trung tâm mạnh mẽ sẽ xử lý dữ liệu từ các thí nghiệm trước khi truyền chúng trở lại Trái đất.
Các chất hữu cơ và vật chất tối
Các thí nghiệm được gửi lên trạm vũ trụ mới bao gồm nhiều lĩnh vực. Zhang là nhà điều tra chính của HERD (Cơ sở phát hiện bức xạ-vũ trụ năng lượng cao), một cơ sở hợp tác với Ý, Thụy Sĩ, Tây Ban Nha và Đức, dự kiến vào năm 2027. Máy dò hạt này sẽ nghiên cứu vật chất tối và tia vũ trụ, và sẽ có giá khoảng 1 tỷ đến 2 tỷ nhân dân tệ (155 triệu đến 310 triệu USD). Zhang và Pollo cũng tham gia vào POLAR-2, sẽ nghiên cứu sự phân cực của tia phát ra từ các vụ nổ lớn, với mục tiêu làm rõ tính chất của các vụ nổ tia, và thậm chí có thể cả sóng hấp dẫn. Larose có kế hoạch gửi các đốm màu 3D của mô ruột khỏe mạnh và ung thư, được gọi là organoids. Cô ấy muốn tìm hiểu xem liệu môi trường trọng lực rất thấp sẽ làm chậm hoặc ngăn chặn sự phát triển của các tế bào ung thư. Các dự án khác của các nhà khoa học ở Ấn Độ và Mexico sẽ nghiên cứu sự phát xạ tia cực tím từ các tinh vân và dữ liệu hồng ngoại từ Trái đất để nghiên cứu các điều kiện khí tượng và nguyên nhân dẫn đến các cơn bão dữ dội. Mặc dù nhiều dự án là quan hệ đối tác giữa các nhà khoa học Trung Quốc và phương Tây, nhưng căng thẳng địa chính trị đã khiến việc hợp tác trở nên khó khăn hơn, Larose lưu ý. Bà cho biết Na Uy vẫn chưa ký một thỏa thuận song phương với Trung Quốc để bật đèn xanh cho dự án của bà. Merlin Kole, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Geneva ở Thụy Sĩ, người cũng đang nghiên cứu POLAR-2, cho biết thêm rằng việc tuân thủ nghiêm ngặt hơn các quy định xuất khẩu có nghĩa là có thêm sự quan liêu xung quanh việc gửi phần cứng điện tử đến Trung Quốc. Nhưng Di Pippo nói rằng căng thẳng cho đến nay không ảnh hưởng đến tiến độ của các dự án do UNOOSA lựa chọn, đồng thời cho biết thêm rằng cơ quan này đang thảo luận với CMSA để gửi thêm các thí nghiệm đến Thiên Cung vào cuối năm sau.
Chạy đua đốt bạc
Một số nhà khoa học cho rằng các trạm vũ trụ có phi hành đoàn là một sự lãng phí tiền bạc - chi phí của Thiên Cung chưa được công khai, nhưng ISS tiêu tốn khoảng 118 tỷ USD để xây dựng và bảo trì trong thập kỷ đầu tiên. Gregory Kulacki, nhà phân tích về các vấn đề an ninh của Trung Quốc thuộc Liên minh các nhà khoa học, một nhóm vận động có trụ sở tại Cambridge, Massachusetts, cho biết: “Bạn sẽ nhận được một thành tựu khoa học lớn hơn nhiều với các sứ mệnh robot. “Ở Trung Quốc, cũng như ở Hoa Kỳ, đã có sự căng thẳng giữa các nhà khoa học muốn làm khoa học tốt nhất mà họ có thể, và những người thích các sứ mệnh robot, và các chính phủ muốn sử dụng các chương trình bay không gian của con người phần lớn cho các mục đích chính trị”. Nhưng các nhà nghiên cứu khác chỉ ra rằng mặc dù vệ tinh cung cấp một giải pháp thay thế cho một số quan sát, đối với nhiều thí nghiệm, đặc biệt là những thí nghiệm đòi hỏi trọng lực vi mô, các trạm vũ trụ có phi hành đoàn là điều cần thiết. Chúng cung cấp một ngôi nhà để quan sát lâu dài, khả năng xử lý dữ liệu và quyền truy cập cho các phi hành gia, những người có thể thực hiện các nhiệm vụ bảo trì và chạy các thí nghiệm. Ngoài ra, cũng như các thí nghiệm về nhà ở của các nhà nghiên cứu, Thiên Cung dự định thử nghiệm các công nghệ du hành không gian của con người để hỗ trợ các mục tiêu khám phá không gian của Trung Quốc, Zhang nói. Với nguồn tài trợ hiện tại của ISS chỉ hoạt động trong khoảng thời gian từ năm 2024 đến năm 2028, rất có thể Thiên Cung sẽ trở thành trạm vũ trụ duy nhất của Trái đất đang hoạt động. Thiên Cung dự kiến sẽ hoạt động trong ít nhất một thập kỷ, và Trung Quốc đã có kế hoạch phóng các tàu vũ trụ khác hoạt động song song với nó. Kính viễn vọng Không gian Khảo sát Trung Quốc, hay Xuntian ('khảo sát các tầng trời'), là một kính thiên văn quang học dài hai mét sẽ cạnh tranh với Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA và cập cảng định kỳ với Thiên Cung để tiếp nhiên liệu và bảo trì. Được thiết lập để phóng vào năm 2023, nó sẽ có trường nhìn lớn hơn để nhìn vào Vũ trụ sâu hơn so với Hubble.
