Các ứng viên phải chứng tỏ khả năng ở nhiều lĩnh vực khác nhau, nhằm lọt vào 0,1% trong số 18.000 người đăng ký trở thành phi hành gia.

Neil Armstrong đứng thứ 26 khi đặt chân lên Mặt Trăng vào năm 1969. Sally Ride là người thứ 120, cũng là nữ phi hành gia Mỹ đầu tiên trên vũ trụ vào năm 1983. Chỉ vài tháng sau, Guy Bluford trở thành người Mỹ gốc Phi đầu tiên lên không gian với số thứ tự 125. Thành viên mới nhất trong danh sách là Jack Fischer, người giữ số thứ tự 553. Để so sánh, số người leo tới đỉnh Everest lớn gấp 8 lần danh sách này.

Trở thành nhà du hành vũ trụ là giấc mơ của rất nhiều người. Khi Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đăng thông báo tuyển phi hành gia vào năm 2015, có hơn 18.000 đơn đăng ký được gửi tới, phá mọi kỷ lục trước đó. Nhưng 99,9% số người ứng tuyển bị loại ngay từ vòng hồ sơ, tỷ lệ đỗ vào khóa huấn luyện phi hành gia NASA chỉ bằng 1/78 so với đại học Harvard.

Nơi bắt đầu sự nghiệp của các phi hành gia NASA. (Ảnh: TSHA).

Chỉ 12 người trong số 18.000 hồ sơ được chọn làm ứng viên phi hành gia và nhận giấy gọi tới Trung tâm vũ trụ Johnson, khu tổ hợp rộng 655 hecta tại bang Houston, Mỹ. Nhà du hành vũ trụ Terry Virts cho biết thời điểm nhận thông báo tuyển chọn từ NASA vào năm 2000 là 'một trong những sự kiện tuyệt vời và khó tin nhất trong cuộc đời tôi'.

Tỷ lệ đỗ cực thấp của NASA bắt nguồn từ hai lý do. Đầu tiên, cơ quan này có quyền lựa chọn những ứng viên xuất sắc trong số những người giỏi nhất. Họ phải bảo đảm sự an toàn cho đồng đội và trang thiết bị trị giá hàng trăm tỷ USD, cũng như uy tín của Mỹ trong lĩnh vực chinh phục không gian. Chỉ một điểm yếu cũng đủ khiến ứng cử viên bị loại khỏi danh sách này.

Công việc phi hành gia cũng khó khăn hơn nhiều người nghĩ. Nó đòi hỏi sự kết hợp giữa tài năng, trí thông minh, thể chất tuyệt vời cùng một số đặc điểm tính cách nhất định. NASA tìm kiếm những người có trình độ kỹ thuật cao hơn cả phi công, sở hữu phẩm chất dũng cảm của lính đặc nhiệm, sự kiên nhẫn của giáo viên, cùng sức bền và quyết đoán của vận động viên leo núi. Bên cạnh đó, họ còn phải có chuyên môn về y tế, kỹ thuật và vật lý.

Ba phi hành gia NASA chia sẻ về quá trình huấn luyện. (Ảnh: NBC).

Các phi hành gia Sunita Williams (số 450), Karen Nyberg (số 478) và Kjell Lindgren (số 542) đã chia sẻ về hành trình trở thành nhà du hành vũ trụ của mình. Ở ngoài đời, đó là những người có vẻ ngoài bình thường, không thực sự nổi bật. Chỉ khi tiết lộ những vấn đề chuyên môn và thành tích cá nhân, họ mới cho thấy mình là những cá nhân xuất sắc, xứng đáng được tuyển chọn vào chương trình không gian của NASA.

Lý lịch cá nhân của giới phi hành gia rất đa dạng. Họ có thể tới từ những thị trấn nhỏ hoặc các đô thị lớn, thăng tiến và đạt thành tích nổi bật trong quân đội, các ngành khoa học hàn lâm, công nghiệp và y học.

Phi hành gia huấn luyện tiền đình trên tiêm kích phản lực.

Điểm chung là tất cả phải trải qua chương trình huấn luyện khắc nghiệt, giúp họ làm quen với tình huống khẩn cấp trong điều kiện thực tế và mô phỏng, cũng như đánh giá thể chất bằng các chuyến bay trên tiêm kích siêu âm và hàng giờ làm việc dưới nước trong bộ đồ phi hành gia, cho tới khi họ có khả năng phản ứng tức thời mà không cần suy nghĩ.

Kinh nghiệm cho thấy sự kết hợp giữa tính cách bẩm sinh và quá trình luyện tập không ngừng nghỉ sẽ giúp các phi hành gia đối mặt với thử thách và nguy hiểm trên vũ trụ. Trong đó bao gồm căng thẳng gây ra bởi việc sống lâu dài trong một không gian hẹp với những gương mặt quen thuộc, hay các công việc đơn giản như rửa mặt và nấu ăn cũng trở nên rất phức tạp.

Trải nghiệm suýt chết đuối trên không gian

Karen Nyberg làm việc trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) vào năm 2013 khi xảy ra sự cố với phi hành gia người Italy Luca Parmitano (số 532). Khi Parmitano làm việc bên ngoài ISS, hệ thống làm mát trong bộ đồ phi hành gia bị rò rỉ, khiến nước tràn vào trong mũ bảo hiểm.

Ở môi trường không trọng lực trên quỹ đạo, nước sẽ tạo thành những khối bám vào mọi bề mặt, thay vì tích tụ dưới đáy vật chứa như trên mặt đất. Chỉ trong vài phút, nước đã che kín mắt và tai Parmitano. Phi hành gia này không thể nhìn thấy gì xung quanh, gần như không thể thở được. Anh kêu gọi sự trợ giúp của đồng đội và tìm cách nhanh chóng trở lại bên trong ISS trước khi bị chết đuối ngoài vũ trụ.

Luca Parmitano chỉ một giờ trước khi xảy ra sự cố. (Ảnh: NASA).

Parmitano dùng tay lần mò đường trở vào trạm, trong khi Nyberg ở bên trong để kiểm soát hệ thống điều áp. Chris Cassidy (số 499), người cũng làm việc bên ngoài ISS, gặp Parmitano trong khoang điều áp. Ngay lúc Cassidy đóng cửa ngoài, Nyberg bắt đầu quá trình cân bằng áp suất giữa các khoang.

Tuy nhiên, quá trình này diễn ra rất chậm chạp. Parmitano đều đặn thông báo tình hình về trung tâm chỉ huy ở Houston, nhưng rồi anh đột nhiên im lặng.

Nyberg không thể biết chuyện gì đang xảy ra với đồng đội của mình ở bên kia cánh cửa. Cô định tăng áp suất không khí lên tối đa để rút ngắn thời gian điều áp, sau đó nhanh chóng mở cửa và giải thoát cho Parmitano khỏi mũ bảo hiểm. Nhưng điều đó sẽ làm thủng màng nhĩ của Parmitano và Cassidy, dẫn tới nguy cơ hủy bỏ nhiệm vụ.

Trong thời gian chờ đợi, Cassidy siết chặt tay Parmitano, phi hành gia người Italy ra dấu cho biết mình vẫn ổn. Anh vẫn có thể hít thở và nói chuyện, dù khối nước bên trong đã làm hỏng hệ thống liên lạc. Parmitano cũng không nghe thấy gì vì nước đã tràn vào lỗ tai.

Hai phi hành gia làm việc ngoài ISS trước khi xảy ra sự cố. (Ảnh: NASA).

Cuối cùng, áp suất được cân bằng. Nyberg giật mở cánh cửa và nhanh chóng tháo mũ bảo hiểm cho Parmitano, sau đó lau sạch nước khỏi mặt phi hành gia này. 'Tôi đã rất lo lắng' , Nyberg nhớ lại thời điểm đó. Tuy nhiên, chính quá trình huấn luyện gian khổ của họ đã ngăn thảm họa xảy ra.

'Trong những trường hợp khẩn cấp như vậy, cách làm đúng nhất là bình tĩnh , tránh những hành động liều lĩnh và chỉ làm theo quy trình có sẵn', phi hành gia Karen Nyberg cho biết.

Nước tràn vào mũ bảo hiểm là trường hợp hiếm gặp, nhưng vận hành khoang điều áp là một trong những quy trình Nyberg luyện tập trong thời gian dài tại mô hình ISS của Trung tâm vũ trụ Johnson. Hầu hết giai đoạn huấn luyện tập trung vào những hoạt động thường ngày, bao gồm tập thể lực, kiểm tra thí nghiệm, nói chuyện với phóng viên và sinh viên dưới mặt đất, sửa chữa bồn vệ sinh phức tạp và rất hay hỏng của ISS.

Phi hành gia huấn luyện ứng phó tình huống khẩn cấp trên ISS.

Nhưng bất kỳ lúc nào, những người giám sát như Michael Jensen, phó giám đốc phụ trách huấn luyện tại Trung tâm vũ trụ Johnson, có thể kích hoạt tình huống khẩn cấp như khói tràn ngập ISS mà không cần báo trước. Ứng viên phi hành gia phải ngay lập tức đeo mặt nạ lọc khí và sơ tán tới khoang khác.

'Bạn sẽ không có thời gian suy nghĩ về hành động tiếp theo của mình, tất cả đều phải trở thành phản xạ' , phó giám đốc Michael Jensen cho hay.

Các nhà du hành vũ trụ phải có khả năng giải quyết những vấn đề khó lường, đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao trong thời gian ngắn. Đồng thời, họ vẫn phải làm theo quy trình một cách chính xác, giống cách Nyberg xử lý vấn đề của Parmitano. Ông Jensen cho rằng những người tìm cách ứng biến không cần thiết sẽ trở thành hiểm họa trên không gian.

Lớn lên ở một ngôi làng nhỏ ở trung tây nước Mỹ, cô gái Nyberg khác xa với các phi công thử nghiệm, vốn đều là nam giới và từng trải qua quân ngũ từng thống trị danh sách phi hành gia từ chuyến bay đầu tiên lên vũ trụ của Mỹ cho tới khi kết thúc chương trình Apollo.

Từ nhỏ, Nyberg đã có ước mơ làm nhà du hành vũ trụ, nhưng không đi theo hướng phi công thử nghiệm. Thay vào đó, cô trở thành một chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, tốt nghiệp loại ưu tại đại học Bắc Dakota, sau đó nhận được bằng thạc sĩ và tiến sĩ chỉ trong 4 năm. Nyberg nhận công việc đầu tiên tại NASA khi vẫn còn đi học.

Năm 1999, với bằng tiến sĩ trong tay, Nyberg đăng ký vào chương trình huấn luyện phi hành gia của NASA. Để được nộp đơn, ứng viên phải là công dân Mỹ, có bằng cử nhân khoa học, công nghệ, kỹ thuật hoặc toán học, ba năm kinh nghiệm chuyên môn hoặc 1.000 giờ bay tiêm kích, cùng khả năng vượt qua bài kiểm tra thể chất khắc nghiệt.

Karen Nyberg trước chuyến bay lên ISS. (Ảnh: NASA).

Cô vượt qua vòng tuyển chọn hồ sơ đầu tiên và bước sang giai đoạn phỏng vấn. Trong lần tuyển phi hành gia năm 2015, chỉ có 120 trên tổng số 18.000 người làm được điều này. Sau nhiều tháng phỏng vấn, kiểm tra và giám sát, Nyberg đặt chân vào chương trình không gian của NASA. Cô phải mất thêm 8 năm luyện tập, trước khi lên vũ trụ trong nhiệm vụ đầu tiên của mình.

Con đường lên vũ trụ không phải lúc nào cũng dễ dàng với Nyberg, nó thậm chí còn gây ảnh hưởng lớn đến cuộc sống gia đình của cô. Trong nhiệm vụ gần đây nhất kéo dài 166 ngày trên trạm ISS vào năm 2013, Nyberg chỉ được thấy đứa con trai ba tuổi khoảng nửa giờ mỗi tuần.

NASA phải bổ sung đường truyền hình ảnh cá nhân để giúp phi hành gia quen với sự cô đơn khủng khiếp trên vũ trụ. Áp lực tâm lý bắt nguồn từ sự cô đơn là một trong những phần khó nhất trong công việc du hành vũ trụ, điều mà rất ít người bình thường hiểu được.

Các nhà du hành có rất ít thời gian tiếp xúc với gia đình. (Ảnh: NASA).

Khỏe mạnh để chinh phục vũ trụ

Đưa con người lên vũ trụ không còn là điều quá khó khăn như trước đây. Thử thách thực sự trong tham vọng thám hiểm không gian và chinh phục sao Hỏa của NASA bắt nguồn từ thể chất và tâm lý của mỗi phi hành gia.

Khi trở lại mặt đất sau gần một năm trên ISS, nhà du hành Scott Kelly (số 391) đã mất hơn một tháng chỉ để hồi phục sức khỏe. Cái giá của việc được giải phóng khỏi trọng lực trên Trái Đất chính là chứng teo cơ và yếu xương.

Các nhà du hành không thể tự đứng khi trở về Trái Đất. (Ảnh: Popsci).

Các nhà khoa học chưa tìm ra cách hữu hiệu để giúp phi hành gia duy trì sức khỏe thể chất và tinh thần, nhất là với các sứ mệnh có thể kéo dài hai năm hoặc lâu hơn, sau đó đòi hỏi họ phải nâng vác vật nặng trên hành tinh ngoài Trái Đất.

Để tìm kiếm câu trả lời, NASA bắt tay vào nghiên cứu Scott Kelly sau khi trở về Trái Đất. Họ so sánh tình trạng sức khỏe của ông và người em sinh đôi Mark Kelly (số 409) ở lại mặt đất.

Mặt khác, NASA cũng tận dụng ưu thế của những phi hành gia được đào tạo chuyên môn y học như Kjell Lindgren. Ông gia nhập NASA từ tháng 6/2009 sau khi có bằng bác sĩ y khoa tại Đại học Colorado, Mỹ.

Kjell Lindgren từng làm việc nội trú chuyên ngành cấp cứu y khoa, nghiên cứu sau tiến sĩ, nội trú chuyên ngành y tế vũ trụ và bằng thạc sĩ ngành y tế công cộng. Ông sau đó trở thành bác sĩ phẫu thuật trên mặt đất trong các sứ mệnh tàu con thoi và ISS của NASA.

Ngày còn là ứng viên, hồ sơ với thành tích quán quân nhảy dù tại Học viện không quân Mỹ của Lindgren không khó để thu hút sự chú ý từ 50 thành viên hội đồng tuyển chọn tân binh của NASA, hầu hết đều là các phi hành gia lão luyện.

Kjell Lindgren trước khi lên không gian. (Ảnh: NASA).

Can đảm là một trong những tiêu chí chọn ứng viên hàng đầu của NASA, các phi hành gia đều xác định mỗi nhiệm vụ đều có thể gây hại đến bản thân họ. Ngoài nguy cơ từ các sự cố và thảm họa nghiêm trọng, môi trường vi trọng lực và bức xạ vũ trụ là những nguy hiểm luôn hiện hữu với nhà du hành vũ trụ.

Khả năng chữa lành thương tổn khi trở về Trái Đất hoặc cách ngăn chặn mối nguy bằng công nghệ mới là những vấn đề buộc giới khoa học, bao gồm cả Lindgren, giải quyết trước khi NASA có thể đưa con người chinh phục không gian.

Để trở thành phi hành gia, tất cả ứng viên phải hoàn thành hai năm huấn luyện cơ bản . Một trong những thử thách họ phải vượt qua là trở thành phi công tiêm kích huấn luyện siêu thanh T-38, hoặc tối thiểu đạt chuẩn hoa tiêu ghế sau. Quá trình huấn luyện bằng T-38 từng khiến một số phi hành gia thiệt mạng. Nhưng NASA xem việc huấn luyện này là giai đoạn không thể thiếu, nhằm rèn kỹ năng ra quyết định sống còn một cách quyết đoán.

Phi hành gia NASA tập với tiêm kích T-38.

'Mắc lỗi trong thiết bị mô phỏng trên mặt đất là một chuyện. Làm hỏng việc trên một chuyến bay với tốc độ 800km/h ở độ cao 12km lại là một chuyện khác, khả năng sống sót của bạn sẽ giảm đi rất nhiều' , cựu phi hành gia Terry Virts cho biết.

Sau khi hoàn thành huấn luyện, Lindgren làm nhiệm vụ trên mặt đất trong hai năm liền, trước khi được lên không gian. Một phần công việc của ông là nói chuyện với các phi hành gia trên ISS. Chuyên môn bác sĩ giúp Lindgren nhận ra dấu hiệu vấn đề tâm lý của họ. Phi hành gia có thể chán nản, bực bội vì thiếu thời gian nghỉ, hoặc mất động lực làm việc khi nhiệm vụ chưa kết thúc.

Năm 2013, Lindgren rời ghế dự bị. Ông tham gia khóa huấn luyện đặc biệt kéo dài hai năm với trên 100 thí nghiệm khoa học và diễn tập cho hai chuyến đi bộ trong không gian, để chuẩn bị cho sứ mệnh 141 ngày trên ISS trong năm 2015.

Với một người trải qua nhiều năm nghiên cứu y học như Lindgren, đây không phải là điều đáng ngại. Mỗi ngày trên vũ trụ phải đánh đổi bằng nhiều ngày trau chuốt kỹ năng trên mặt đất, hỗ trợ đồng nghiệp hay thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào do NASA yêu cầu.

Công việc tột cùng nguy hiểm

Phi hành gia Sunita Williams trải qua vô số giờ huấn luyện, để trở thành người phụ nữ có số giờ đi bộ ngoài không gian nhiều thứ hai lịch sử. Nhưng đó chưa phải là thử thách gian nan nhất của bà.

Trong chuyến đi bộ ngoài vũ trụ (EVA) gần đây nhất, Williams phải khắc phục sự cố rò rỉ chất làm mát amoniac độc hại từ một tấm pin năng lượng mặt trời. Bà làm việc trong bộ đồ cồng kềnh, nối với ISS chỉ bằng một đoạn cáp, trong vòng 6 tiếng rưỡi liên tục. Williams hoàn thành công việc đúng kế hoạch, lệch chưa tới một phút so với dự kiến.

Sunita Williams trong một chuyến EVA. (Ảnh: NASA).

NASA đòi hỏi phi hành gia hoàn thành những nhiệm vụ khó một cách hoàn hảo, trong môi trường đặc biệt khắc nghiệt của vũ trụ . Đó là lý do các nhà du hành phải hoàn tất quá trình đào tạo lâu dài trước khi được lên không gian.

Williams luyện tập hoạt động EVA tại Phòng thí nghiệm Sự nổi trung tính của Trung tâm vũ trụ Johnson. Đây là giải pháp tốt nhất hiện có của NASA để mô phỏng môi trường không trọng lực trong không gian, cũng là một trong các giai đoạn khó khăn nhất của việc huấn luyện.

Mô hình ISS nằm dưới bể nước sâu gần 13m, đủ lớn để chứa lượng nước gấp 9 lần bể bơi Olympic. Phi hành gia phải mặc bộ đồ bay nặng hơn 135kg và huấn luyện không nghỉ trong sáu tiếng, đối mặt với cảm giác bộ đồ ép lên cơ thể cũng như sức cản của nước trong mọi hành động.

Phi hành gia huấn luyện mô phỏng điều kiện không trọng lực.

Williams toát lên sự điềm tĩnh, cũng là người quen làm việc với các thiết bị phức tạp. Bà cho biết việc khắc phục sự cố rò rỉ amoniac là chuyện 'điên rồ' . Nhưng đó cũng là chuyện bình thường trong cuộc sống của cựu sĩ quan hải quân 52 tuổi này.

Williams từng lái trực thăng chiến đấu trong chiến dịch Lá chắn Sa mạc tại vùng Vịnh, có trên 3.000 giờ bay với 30 loại phi cơ khác nhau, một số trong đó còn là máy bay thử nghiệm.

Sunita Williams từng có 3.000 giờ bay với nhiều loại phi cơ. (Ảnh: NASA).

Bà được NASA chọn khi đang làm nhiệm vụ trên tàu đổ bộ USS Saipan vào tháng 6/1998. Williams bắt đầu huấn luyện tại Trung tâm vũ trụ Johnson sau đó hai tháng.

Williams thể hiện tố chất lãnh đạo từ khi còn trẻ. Vào năm 27 tuổi, bà được giao quyền chỉ huy một phân đội trực thăng làm nhiệm vụ viện trợ cho nạn nhân của bão Andrew ở bang Florida.

Bà từng là sĩ quan huấn luyện của trường đào tạo phi công thử nghiệm cho hải quân Mỹ, cũng là trợ lý chỉ huy không đoàn trên tàu USS Saipan. Sau hơn 6 tháng làm kỹ sư chuyến bay trong sứ mệnh vũ trụ đầu tiên, Williams được NASA bổ nhiệm chức phó phòng phụ trách phi hành gia.

Nhớ lại quãng thời gian huấn luyện, Williams chia sẻ thử thách lớn nhất của bà là học tiếng Nga. Tất cả phi hành gia lên ISS phải nói thành thạo hai ngôn ngữ là tiếng Anh và tiếng Nga, nhất là khi cách duy nhất để tới ISS hiện nay là tàu vũ trụ Soyuz. Giao tiếp tốt là chưa đủ, họ phải hiểu rõ mọi thuật ngữ và tài liệu chuyên ngành trong tiếng Nga, nhằm bảo đảm khả năng vận hành các thiết bị trên ISS.

Nhà du hành Scott Kelly huấn luyện trong khoang mô phỏng Soyuz. (Ảnh: NASA).

Dù thu nhập của phi hành gia chỉ bằng 50% phi công hàng không dân dụng, bất chấp môi trường làm việc nhiều căng thẳng, nguy hiểm và đòi hỏi sự nỗ lực không ngừng nghỉ, số lượng đơn đăng ký chắc chắn vẫn sẽ tăng lên trong tương lai. Thử thách, sự trọng vọng, danh tiếng, cơ hội làm nên lịch sử hay truyền cảm hứng cho người khác là những yếu tố tạo nên sức hút của nghề du hành vũ trụ.

'Phần thưởng lớn nhất của nghề phi hành gia là cơ hội được tận mắt chiêm ngưỡng Trái Đất từ vũ trụ . Đó là trải nghiệm thay đổi hoàn toàn cuộc sống mà chỉ chưa đầy 600 người trên Trái Đất có được', các phi hành gia NASA cho biết.