Tên lửa nhiệt hạch có thể giảm một nửa thời gian bay tới sao Hỏa

Theo Richard Dinan, nhà sáng lập kiêm giám đốc điều hành Pulsar, Sunbird đang ở giai đoạn xây dựng ban đầu với kinh phí từ Cơ quan Vũ trụ Anh và có nhiều thách thức kỹ thuật cần vượt qua, nhưng công ty hy vọng có thể thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên quỹ đạo lần đầu tiên năm 2027. Nếu tên lửa này đi vào hoạt động, một ngày nào đó nó có thể cắt giảm một nửa thời gian của nhiệm vụ bay tới sao Hỏa, theo CNN.

Phản ứng nhiệt hạch khác với phản ứng phân hạch trong các nhà máy điện hạt nhân hiện nay. Phản ứng phân hạch hoạt động thông qua tác nguyên tố phóng xạ nặng như uranium thành nguyên tố nhẹ hơn, sử dụng neutron. Năng lượng khổng lồ giải phóng trong quá trình được sử dụng để sản xuất điện. Phản ứng nhiệt hạch diễn ra theo chiều ngược lại khi kết hợp những nguyên tố rất nhẹ như hydro thành nguyên tố nặng hơn, sử dụng nhiệt độ và áp suất cao.

Phản ứng nhiệt hạch trở thành mục tiêu hiện thực hóa của giới nghiên cứu bởi nó giải phóng năng lượng nhiều hơn gấp 4 lần so với phản ứng phân hạch và gấp 4 triệu lần so với nhiên liệu hóa thạch. Khác với phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch không đòi hỏi vật liệu phóng xạ nguy hiểm mà chỉ sử dụng deuterium và tritium, những nguyên tử hydro có thêm neutron. Nó hoạt động với lượng nhiên liệu nhỏ và không tạo ra chất thải nguy hiểm.

Tuy nhiên, phản ứng nhiệt hạch cần nhiều năng lượng để bắt đầu, do cần tạo ra các điều kiện tương tự lõi của một ngôi sao là nhiệt độ và áp suất cực cao, cùng với điều khiển hiệu quả để duy trì phản ứng. Thách thức đối với các nhà nghiên cứu trên Trái Đất là tạo ra nhiều năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch hơn mức nạp vào.

Phản ứng tạo ra năng lượng nhiệt hạch diễn ra bên trong plasma, khí nóng tích điện. Tương tự các mẫu lò phản ứng được đề xuất trên Trái Đất, Sunbird sẽ sử dụng nam châm mạnh để làm nóng plasma và tạo ra điều kiện cho nhiệu va chạm với nhau và hợp nhất. Trong khi các lò có hình tròn để ngăn thất thoát hạt, trên Sunbird, lò phản ứng sẽ có dạng thẳng do hạt thoát ra sẽ giúp đẩy tàu vũ trụ.

Thay vì tạo ra neutron từ phản ứng nhiệt hạch mà lò phản ứng trên Trái Đất sử dụng để sản sinh nhiệt, Sunbird sẽ dùng loại nhiên liệu đắt đỏ hơn là heli-3 để tạo ra proton, có thể dùng để cung cấp lực đẩy. Quá trình phản ứng trên Sunbird sẽ tốn kém và không phù hợp để sản xuất năng lượng trên Trái Đất. Nhưng do mục tiêu của Pulsar không phải sản xuất năng lượng, quá trình này có thể kém hiệu quả và đắt giá, nhưng vẫn hữu ích bởi nó sẽ tiết kiệm chi phí nhiên liệu, giảm trọng lượng tàu vũ trụ và đưa tàu tới đích nhanh hơn hẳn.

Sunbird sẽ hoạt động tương tự xe đạp thành phố tại các trạm. “Chúng tôi phóng tên lửa vào không gian và có một trạm dừng, nơi tên lửa có thể chờ gặp tàu vũ trụ. Khách hàng có thể tắt động cơ đốt trong kém hiệu quả và sử dụng năng lượng nhiệt hạch trong phần lớn hành trình. Năm 2027, chúng tôi sẽ đưa một phần nhỏ của Sunbird lên quỹ đạo để kiểm tra cơ chế vật lý có hoạt động như máy tính dự đoán hay không”, Dinan chia sẻ.

Nguyên mẫu đó sẽ tiêu tốn khoảng 70 triệu USD và không phải phiên bản tên lửa Sunbird đầy đủ mà giống thí nghiệm để chứng minh khái niệm. Mẫu Sunbird có thể hoạt động đầu tiên sẽ sẵn sàng sau 4 – 5 năm nếu có đủ kinh phí cần thiết. Theo Pulsar, Sunbird có thể thực hiện một số nhiệm vụ như chở 2.000 kg hàng hóa tới sao Hỏa trong chưa đầy 6 tháng, triển khai tàu thăm dò tới sao Mộc hoặc sao Thổ trong 2 – 4 năm (tàu Europa Clipper của NASA phóng năm 2024 tới mặt trăng sao Thổ sẽ bay mất 5,5 năm) và hoàn thành chuyến bay khứ hồi tới tiểu hành tinh gần Trái Đất trong 1 – 2 năm thay vì 3 như hiện nay.

Bhuvana Srinivasan, giáo sư Hàng không vũ trụ ở Đại học Washington nhận định tên lửa đẩy bằng phản ứng nhiệt hạch cực kỳ có lợi đối với chuyến đi tới Mặt Trăng do cung cấp phương tiện để triển khai toàn bộ căn cứ trong một nhiệm vụ. Khai thác lực đẩy từ phản ứng nhiệt hạch không chỉ cho phép con người bay xa hơn trong vũ trụ mà còn thay đổi những nhiệm vụ không người lái như thu thập tài nguyên helium-3 có thể rất dồi dào trên Mặt Trăng.

An Khang (Theo CNN)