Các tiểu hành tinh có vai trò quan trọng đến mức NASA đặt việc thăm dò chúng là bước đầu tiên để tiến tới nhiệm vụ Sao Hỏa. Năm 2012, vài tháng sau khi Planetary Resources họp báo tiết lộ kế hoạch, NASA công bố dự án Robotic Asteroid Prospector (Thăm dò các tiểu hành tinh bằng robot), nhằm phân tích tính khả thi của việc khai thác tiểu hành tinh. Tiếp sau đó, mùa thu năm 2016, NASA phóng tàu thăm dò tỷ đô OSIRIS-REx về phía Bennu – một tiểu hành tinh có kích thước cắt ngang gần 490 m, sẽ băng ngang Trái Đất vào năm 2135. Đến năm 2018[1], tàu sẽ bay vòng quanh Bennu, sau đó hạ cánh, rồi mang khoảng 60-2.000 gam đá về Trái Đất để phân tích. Kế hoạch này không phải không có rủi ro. NASA lo ngại rằng chỉ một chút nhiễu loạn trong quỹ đạo của Bennu cũng có thể khiến nó đâm vào Trái Đất. (Nếu va chạm với Trái Đất, nó sẽ gây nên thảm họa lớn gấp hàng nghìn lần so với quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima.) Tuy nhiên, sứ mệnh này sẽ cho ta những kinh nghiệm vô giá trong việc ngăn chặn và phân tích vật thể trong vũ trụ.

NASA cũng đang phát triển dự án ARM (Asteroid Redirect Mission: Sứ mạng Đổi hướng Tiểu hành tinh), với mục đích “thu hoạch” đá từ tiểu hành tinh. Tuy nguồn vốn chưa bảo đảm, nhưng NASA hy vọng ARM có thể mở ra nguồn thu nhập mới cho chương trình vũ trụ. Dự án gồm hai giai đoạn. Đầu tiên, một tàu thăm dò không người lái sẽ được phóng vào vũ trụ để tiếp cận tiểu hành tinh mà các nhà khoa học đã đánh giá qua kính thiên văn trên Trái Đất. Sau khi khảo sát chi tiết bề mặt tiểu hành tinh, tàu sẽ đáp xuống và dùng các móc giống như càng cua kẹp lấy tảng đá. Sau đó tàu phóng thẳng hướng Mặt Trăng, kéo tảng đá theo bằng dây.

Đến đây, tên lửa SLS sử dụng mô-đun Orion sẽ chở theo người xuất phát từ Trái Đất. Orion sẽ hợp lại với tàu thăm dò không người lái khi cả hai cùng bay quanh quỹ đạo Mặt Trăng. Các phi hành gia sẽ rời Orion, bước sang tàu thăm dò và lấy một số mẫu đá để phân tích. Cuối cùng, Orion sẽ tách khỏi tàu thăm dò tự động và trở về Trái Đất, thực hiện đáp xuống đại dương.

Một khó khăn có thể xảy đến với nhiệm vụ này là ta chưa biết nhiều về kết cấu vật lý của các tiểu hành tinh. Chúng là một khối rắn, cũng có thể là tập hợp các mảnh đá nhỏ được trọng lực hút vào nhau. Nếu ở trường hợp sau, chúng sẽ tách rời khi ta cố gắng hạ cánh lên chúng. Vì lý do đó, các điều tra sâu hơn cần được tiến hành trước khi có thể thực hiện nhiệm vụ này.

Một đặc điểm vật lý dễ thấy của tiểu hành tinh là chúng có hình dạng khá bất định. Chúng thường trông giống củ khoai tây dị dạng, kích thước càng nhỏ trông càng méo mó.

Điều này làm dấy lên câu hỏi mà trẻ em thường hỏi: Vì sao các ngôi sao, Mặt Trời và hành tinh lại hình tròn? Sao chúng không mang hình lập phương hay kim tự tháp? Những tiểu hành tinh nhỏ có khối lượng nhỏ và trọng lực yếu không đủ để có thể định hình chúng, còn các thiên thể lớn như hành tinh hay các ngôi sao có trường trọng lực rất lớn. Trọng lực này phân phối đều và có tính hấp dẫn, chúng sẽ nén những hình dạng không đều thành khối cầu. Vì vậy, hàng tỷ năm trước, các hành tinh chưa chắc đã có dạng cầu, nhưng theo thời gian, lực hút của trọng lực nén chúng thành khối cầu.

Một câu hỏi khác cũng hay được trẻ thắc mắc là tại sao các tàu vũ trụ không bị phá hủy khi chúng đi qua vành đai tiểu hành tinh? Trên phim Star Wars (Chiến tranh giữa các vì sao), các nhân vật chính thường bị những mảnh đá lớn bay tứ tung va đập vào cơ mà? Tuy cách mô tả của Hollywood rất ly kỳ, nhưng may mắn thay, nó không thể hiện đúng mật độ vành đai tiểu hành tinh. Vùng này vốn chủ yếu là không gian trống, thỉnh thoảng mới có đá bay qua. Các thợ mỏ tương lai và những người can đảm lao vào vũ trụ để tìm kiếm miền đất mới sẽ thấy đi qua vành đai tiểu hành tinh nhìn chung tương đối đơn giản.

Nếu các bước thám hiểm tiểu hành tinh diễn ra đúng theo kế hoạch thì mục tiêu cuối cùng sẽ là thành lập một trạm thường trực nhằm duy trì, cung ứng và hỗ trợ các nhiệm vụ tương lai. Ceres - thiên thể lớn nhất trong vành đai – có thể là căn cứ lý tưởng cho các hoạt động trên. Ceres (tên vị nữ thần nông nghiệp, cũng là từ nguyên của chữ cereal- ngũ cốc trong tiếng Anh) mới được xếp loại lại thành hành tinh lùn giống như Sao Diêm Vương, được cho là thiên thể không bao giờ tích tụ đủ vật chất để sánh với các hành tinh láng giềng. Đối với một thiên thể, nó thuộc loại nhỏ, bằng khoảng 1/4 kích thước Mặt Trăng, không có khí quyển và có trọng lực rất thấp. Nhưng đối với một tiểu hành tinh, nó lại là khổng lồ; kích thước cắt ngang hơn 900 km, khoảng bằng tiểu bang Texas, chiếm 1/3 tổng khối lượng toàn bộ vành đai tiểu hành tinh. Với trọng lực thấp, nó sẽ là trạm không gian lý tưởng, do tên lửa có thể hạ cánh và cất cánh dễ dàng - đây vốn là nhân tố rất quan trọng trong việc xây dựng cảng vũ trụ.

Tàu Dawn của NASA, phóng năm 2007 và bay quanh quỹ đạo Ceres từ năm 2015, cho thấy tiểu hành tinh này có dạng khối cầu nhưng bề mặt có rất nhiều hố, cấu tạo chủ yếu từ băng và đá. Có giả thiết rằng nhiều tiểu hành tinh, giống như Ceres, cũng chứa băng – nguyên liệu có thể được dùng để tách hydro và oxy làm nhiên liệu. Mới đây, sử dụng kính viễn vọng hồng ngoại của NASA, các nhà khoa học quan sát thấy tiểu hành tinh 24 Themis có băng bao phủ hoàn toàn, với nhiều dấu vết các chất hữu cơ trên bề mặt. Những khám phá này củng cố cho phỏng đoán rằng chính các tiểu hành tinh và sao chổi đã mang nước và axit amin tới Trái Đất từ hàng tỷ năm trước.

Do nhỏ hơn so với các mặt trăng và hành tinh, nên nhiều khả năng các tiểu hành tinh không thể phát triển lên thành đô thị cố định. Xây dựng cộng đồng định cư trên tiểu hành tinh sẽ rất khó khăn. Nhìn chung, chúng không có không khí để thở, nước để uống, năng lượng để sử dụng, hay đất để trồng trọt, và cũng không có cả trọng lực. Các tiểu hành tinh sẽ phù hợp để làm chỗ ở tạm thời cho các thợ mỏ và robot hơn.

Nhưng có thể chúng sẽ đóng vai trò là vùng trung chuyển thiết yếu cho nhiệm vụ chính: đưa con người lên Sao Hỏa.

❀ ❀ ❀

[1] Hiện tàu đã đến Bennu, dự tính sẽ trở về Trái Đất vào năm 2023.