Ước mơ du hành liên hành tinh trong thời gian ngắn của con người đã thôi thúc một công ty Anh bắt tay thiết kế một loại động cơ tên lửa tổng hợp hạt nhân có một không hai trong lịch sử.
Tên lửa Mỹ, Trung thua xa
Công ty Pulsar Fusion của Vương quốc Anh đặt ra mục tiêu chưa từng có một quốc gia nào dám nghĩ đến: Đó là chế tạo một động cơ tên lửa không gian sâu, giúp tên lửa đạt đến tốc độ siêu khủng 804.672 km/giờ. Điều này sẽ cắt giảm thời gian hành trình tới sao Hỏa chỉ còn 30 ngày; cũng như đến sao Thổ và các mặt trăng của nó trong vòng 2 năm thay vì 8 năm, World Nuclear News thông tin.
Động cơ này có tên Động cơ tên lửa truyền động nhiệt hạch trực tiếp (DFD).
Nếu động cơ này được chế tạo thành công, tên lửa của Pulsar Fusion sẽ có tốc độ nhanh gấp 651 so với tốc độ âm thanh (Tốc độ âm thanh trong không khí đạt 1.236 km/giờ); cũng như sở hữu mức nhiệt năng nóng hơn lõi Mặt Trời hàng trăm lần, các kỹ sư của Pulsar Fusion cho biết.
Mô hình tên lửa đẩy của Pulsar Fusion sở hữu Động cơ tên lửa truyền động nhiệt hạch trực tiếp (DFD). Ảnh: Pulsar Fusion
Khi sở hữu tốc độ khủng khiếp như vậy, tên lửa của Pulsar Fusion sẽ vượt rất xa so với các tên lửa đẩy hiện tại của NASA, SpaceX và Trung Quốc.
Có thể dễ dàng so sánh, hệ thống đẩy khủng của NASA là siêu tên lửa SLS đang sở hữu tốc độ 39.429 km/giờ. Tương tự, tên lửa đẩy siêu nặng Falcon Heavy của SpaceX (Mỹ) - sở hữu lực đẩy khi cất cánh tương đương với 18 máy bay 747 khi hoạt động hết công suất - có tốc độ hơn 39.000 km/giờ. Còn tên lửa đẩy mạnh nhất của Trung Quốc hiện tại là Trường Chinh 5 (Long March 5) có tốc độ 27.997 km/giờ.
Cuộc đua lên vũ trụ hiện đang rất "nóng" nhờ vào công nghệ chế tạo tên lửa của các quốc gia. Tuy rằng có thể kém Anh nếu hệ thống tên lửa Pulsar Fusion thành công nhưng Mỹ không nằm ngoài công cuộc chế tạo động cơ tên lửa tổng hợp hạt nhân này, thậm chí, Mỹ còn hợp tác rất sâu với công ty Anh để hiện thực hóa 'kỳ quan công nghệ' này, giúp nhân loại du hành không gian nhanh hơn.
Cụ thể vấn đề này là gì?
Trong 4 năm tới, Pulsar Fusion phải giải quyết được những thách thức liên quan đến quá trình giới hạn plasma siêu nóng bằng trường điện từ trong một buồng nhiệt hạch dài vỏn vẹn 8 mét.
Không giống như phản ứng phân hạch hạt nhân mà chúng ta thấy trong các lò phản ứng hạt nhân ngày nay, phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng tương tự của Mặt Trời) nhằm hợp nhất hai nguyên tử lại với nhau thay vì tách chúng ra. Điều này giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ và một số nhà khoa học tin rằng nó có thể tạo ra năng lượng vô tận, không carbon để thay thế nhiên liệu hóa thạch.
Siêu tên lửa này có thể tạo nên cuộc cách mạng du hành vũ trụ của loài người. Ảnh: Pulsar Fusion
Để làm được điều tưởng như không tưởng này, Anh, Mỹ đã hợp tác với nhau nhằm biến DFD trở thành cột mốc làm thay đổi cuộc cách mạng du hành vũ trụ của nhân loại.
Cụ thể, Pulsar Fusion của Vương quốc Anh đã thiết lập quan hệ đối tác với Hệ thống vệ tinh Princeton (PSS) của Mỹ để sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm thiết kế một siêu tên lửa vũ trụ siêu nhanh có khả năng tới sao Hỏa chỉ trong 30 ngày, World Nuclear News thông tin.
Sự hợp tác xuyên quốc gia thể hiện ở chỗ hai công ty/tổ chức sử dụng những tiến bộ vượt bậc của máy học AI (Machine learning) để nghiên cứu dữ liệu từ Cấu hình đảo ngược trường (PFRC-2) của Hệ thống vệ tinh Princeton nhằm hiểu rõ hơn về đặc điểm của plasma trong điều kiện gia nhiệt và giam cầm điện từ, dự kiến sẽ đặt bên trong buồng phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng cực lớn cho tên lửa.
Anh-Mỹ hợp tác: Tương lai đến từ 'cỗ máy kỷ lục thế giới'
Trong nghiên cứu đầu tiên thuộc loại này, PSS và Pulsar Fusion sẽ sử dụng dữ liệu từ các lần bắn plasma được tạo ra bằng cách sử dụng lò phản ứng Cấu hình đảo ngược trường PFRC-2, được phát triển với sự cộng tác của Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton (PPPL).
Lò phản ứng Cấu hình đảo ngược trường PFRC-2 đang nắm giữ kỷ lục thế giới về thời lượng plasma đảo ngược trường ổn định, Bộ Năng lượng Mỹ thông tin.
Lò phản ứng Cấu hình đảo ngược trường PFRC-2 của Mỹ. Ảnh: Creativecommons
Sự hợp tác sẽ áp dụng các công nghệ máy học AI tiên tiến nhất để phân tích hành vi của plasma nhiệt hạch siêu nóng trong cấu hình động cơ tên lửa. Cụ thể, các mô phỏng sẽ đánh giá hiệu suất của plasma tổng hợp hạt nhân đối với lực đẩy khi nó thoát ra khỏi động cơ tên lửa thải ra các hạt khí thải ở tốc độ hàng trăm km/giây.
Với lực đẩy nhiệt hạch, Hệ Mặt Trời thực sự nằm trong tầm tay chúng ta, giúp loài người có khả năng di chuyển đến những điểm đến không gian sâu trong vòng vài tháng hoặc vài năm - mà không phải trong cả một đời người.
Động cơ tên lửa truyền động nhiệt hạch trực tiếp (DFD), loài người có thể cắt giảm thời gian di chuyển đến sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ và thậm chí khám phá bên ngoài Hệ Mặt Ttrời.
Đơn cử, Titan - một trong những mặt trăng của sao Thổ - là nơi thu hút sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học về tiềm năng sự sống tại vệ tinh này. Nhờ DFD, người ta có thể thực hiện chuyến đi trong hai năm thay vì mất nhiều nhiều thập kỷ để tới nơi.
DFD có thể tạo ra lực đẩy mà không cần bước trung gian, tạo ra điện năng. Trong hệ thống DFD, lò phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng, tạo ra plasma gồm các hạt tích điện. Những hạt năng lượng đó được chuyển đổi thành lực đẩy bằng cách sử dụng từ trường quay.
Giới chuyên môn nhận định, động cơ DFD lý tưởng cho du hành vũ trụ vì năng lượng được tạo ra là sạch, gần như vô hạn.
DFD là một bước đột phá ngoạn mục, giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc, giúp loài người chạm đến các hành tinh khác một cách nhanh nhất có thể. Ảnh: Internet
Richard Dinan, người sáng lập kiêm Giám đốc điều hành của Pulsar Fusion cho biết: "Đây là một bước tiến cực kỳ quan trọng đối với Pulsar Fusion. Bằng cách kết hợp nghiên cứu và tài nguyên của riêng chúng tôi với các nghiên cứu và tài nguyên của Hệ thống vệ tinh Princeton (Mỹ), Pulsar Fusion đã có được quyền truy cập vào dữ liệu hành vi từ lò phản ứng nhiệt hạch giữ kỷ lục thế giới (PRFC-2) cùng với những tiến bộ gần đây trong học máy AI. Điều này sẽ thúc đẩy quá trình phát triển hệ thống tên lửa có động cơ tổng hợp hạt nhân lần đầu tiên trong lịch sử".
Richard Dinan nói thêm: "Động cơ phản ứng nhiệt hạch không có nhiều yêu cầu về cơ sở hạ tầng trên mặt đất. Không gian mới là nơi lý tưởng để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân vì nó chứa môi trường chân không và nhiệt độ cực lạnh. Không giống như một nhà máy điện nhiệt hạch, động cơ đẩy nhiệt hạch không yêu cầu một tuabin hơi khổng lồ và nhiên liệu có thể được lấy từ bên ngoài thay vì phải được tạo ra tại chỗ".
Stephanie Thomas, Phó chủ tịch của PSS (Mỹ) cho biết: "Động cơ tổng hợp hạt nhân DFD thực sự là một công nghệ thay đổi cuộc chơi cho phép chúng ta tiếp cận các điểm đến trong không gian sâu nhanh hơn nhiều và với lượng điện năng khổng lồ. NASA quan tâm đến nhiều điểm đến trong không gian sâu như đến sao Mộc trong một năm, sao Thổ trong hai năm, sao Diêm Vương trong 4 đến 5 năm. Một động cơ DFD duy nhất (gắn vào tên lửa đẩy) có thể xử lý bất kỳ nhiệm vụ nào trong số đó. Đó là một bước đột phá ngoạn mục, giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc, giúp loài người chạm đến các hành tinh khác một cách nhanh nhất có thể".
Nguồn: World Nuclear News, Prnewswire, BGR
