Phá vỡ mọi kỷ lục, động cơ đẩy mới của NASA mở ra cơ hội chinh phục sao Hỏa

Động cơ đẩy X3 mới của NASA dùng cho các thế hệ tên lửa tiếp theo, đã phá vỡ hàng loạt kỷ lục trong một cuộc thử nghiệm mới nhất, mang giấc mơ chinh phục Sao Hỏa ngày càng gần hơn với nhân loại.

Được đồng phát triển bởi các nhà nghiên cứu ở Đại học Michigan và Không quân Hoa Kỳ, X3 là loại động cơ chạy nhiên liệu ion được thiết kế để đẩy tàu vũ trụ. Nhiên liệu ở dạng plasma trong động cơ sẽ tạo ra lực đẩy mạnh hơn nhiều lần so với việc sử dụng nhiên liệu hóa học trước đây.

Những tên lửa sử dụng nhiên liệu hóa học trước đây giúp đẩy tên lửa bay đi với tốc độ 5km mỗi giây, trong khi X3 có thể nâng tốc độ này lên đến 40km mỗi giây, tức là nhanh hơn đến 8 lần.

Sự đẩy nhanh tốc độ của tên lửa phù hợp với các chuyến du hành quãng đường xa trong tương lai, chẳng hạn như bay đến Sao Hỏa. Trong thực tế, nhiều cơ quan hàng không trên thế giới cũng đang phát triển động cơ đẩy cho các con tàu đưa con người lên Sao Hỏa trong vòng 20 năm tới.

Động cơ ion ngoài đẩy nhanh tốc độ, cũng hiệu quả hơn động cơ hóa học khi so sánh cùng một khối lượng và quãng đường tương đương. Theo đó, động cơ mới cần ít nhiên liệu hơn trong khi có thể vận chuyển được nhiều hàng hóa và đưa nhiều phi hành gia hơn vào không gian.

Đồ họa mô phỏng động cơ X3 mới của NASA đang được phát triển. (Ảnh: NASA).

Alec Gallimore, trưởng nhóm dự án, cho biết với cùng một lượng nhiên liệu tương đương, động cơ ion có thể đi xa hơn gấp 10 lần so với các động cơ hóa học. Sở dĩ như vậy là do nhiên liệu hóa học chiếm thể tích lớn, nên các con tàu cần nhiều không gian hơn để mang khối lượng lớn nhiên liệu đi cùng.

Máy bay phản lực Bussard là một dạng của tên lửa thế hệ mới. Nó thu thập hydro khuếch tán trong không gian với khối lượng bằng một chiếc muỗng, và chỉ cần có vậy, nó có thể nhanh chóng đạt được vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng trên đường bay của mình.

Liệu có thể một ngày nào đó, chúng ta nâng cấp công nghệ và tạo ra thiết bị di chuyển nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng? Theo thuyết tương đối của nhà bác học Albert Einstein, không có thứ gì có thể đi nhanh hơn ánh sáng, trừ khi mọi định luật vật lý sụp đổ.

Tuy nhiên, chúng ta có thể thu hẹp khoảng cách giữa các vùng không gian và giúp rút ngắn quãng đường đi được, từ đó ta có thể gián tiếp đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Nhưng mà trên thực tế thì công nghệ hiện nay vẫn chưa làm được điều này.

Những buổi thử nghiệm thực tế của động cơ X3 gần đây cho thấy nó có thể vận hành ở công suất 100kW – mức cao nhất của bất kỳ loại máy hoạt động bằng nhiên liệu ion nào tính cho đến nay. Nó cũng phá vỡ kỷ lục cho mức điện năng phát sinh để vận hành.

Công nghệ này sẽ là viên gạch đầu tiên để xây dựng nên hệ thống công nghệ tân tiến, hỗ trợ đưa con người vào Sao Hỏa trong vòng hai thập niên tới. Tuy vậy, công nghệ này không phải không có hạn chế.

So với tên lửa nhiên liệu hóa học, sức đẩy của động cơ ion khá nhỏ. Điều này có nghĩa là nó phải hoạt động trong một khoảng thời gian rất dài để có thể đạt được mức gia tốc tương đương như khi sử dụng nhiên liệu hóa học, và như vậy nó không phù hợp để khởi động động cơ và cất cánh bay lên.

Tuy nhiên, các kỹ sư vẫn đang nỗ lực khắc phục được những vấn đề này. Trong năm 2018, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục đưa động cơ X3 vào một buổi thử nghiệm thực tế, dự kiến sẽ kéo dài 100 giờ liên tục. Một hệ thống màn ngăn cũng đang được phát triển nhằm ngăn chặn plasma phá hủy các bức tường ngăn của khoang chứa, cho phép nó hoạt động lâu hơn.