Những bước chân của con người trên hành tinh xanh luôn thôi thúc chúng ta khám phá vũ trụ bao la. Trong suốt lịch sử, chúng ta đã không ngừng tìm kiếm những cách thức mới để mở rộng sự hiểu biết và vươn tới những chân trời xa xôi. Giờ đây, viễn cảnh du hành liên hành tinh không còn là điều quá xa vời, nhờ vào những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ tên lửa đẩy. Một công ty hàng không vũ trụ đầy tham vọng của Vương quốc Anh, Pulsar Fusion, vừa công bố một phát minh mang tính cách mạng: động cơ tên lửa tổng hợp hạt nhân. Động cơ này hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới trong khám phá vũ trụ, rút ngắn thời gian du hành liên hành tinh và đưa con người đến gần hơn với các vì sao.
Động Cơ Nhiệt Hạch DFD: Bước Đột Phá Về Tốc Độ
Pulsar Fusion đang phát triển động cơ tên lửa chuyển động nhiệt hạch trực tiếp (DFD) với mục tiêu đạt được tốc độ siêu khủng, lên tới 805.000 km/giờ, tương đương 223.611 m/s. Điều đáng kinh ngạc hơn, động cơ này còn có khả năng tạo ra nhiệt độ nóng hơn cả lõi Mặt Trời tới hàng trăm lần. Nếu thử nghiệm thành công, tên lửa sử dụng động cơ DFD sẽ trở thành tên lửa đẩy nhanh nhất trong lịch sử, bỏ xa các siêu tên lửa đẩy hiện có của Mỹ và Trung Quốc. Cụ thể, siêu tên lửa đẩy SLS mới nhất của NASA đạt tốc độ tối đa 9.700 m/s, trong khi tên lửa đẩy Trường Chinh của Trung Quốc đạt 7.770 m/s.
Sức Mạnh Từ Phản Ứng Tổng Hợp Hạt Nhân
Để đạt được những mục tiêu đầy tham vọng này, Pulsar Fusion khai thác sức mạnh từ phản ứng tổng hợp hạt nhân, một phản ứng cung cấp năng lượng cho Mặt Trời. Phản ứng tổng hợp hạt nhân, còn gọi là phản ứng nhiệt hạch, là quá trình hai hay nhiều hạt nhân hợp nhất thành một hạt nhân mới nặng hơn, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ là nguồn cung cấp năng lượng vô hạn, không có carbon và không tạo ra chất thải hạt nhân độc hại như các lò phản ứng hạt nhân hiện tại.
Cuộc Cách Mạng Du Hành Vũ Trụ
Công nghệ đẩy bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân có tiềm năng cách mạng hóa du hành vũ trụ về cả tốc độ và hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Các loại phản ứng tương tự phản ứng tạo năng lượng cho Mặt Trời có thể giúp con người giảm một nửa thời gian di chuyển tới sao Hỏa, hoặc thực hiện hành trình tới sao Thổ và các mặt trăng của nó chỉ mất hai năm thay vì tám năm như trước đây. Richard Dinan, Giám đốc điều hành kiêm sáng lập Pulsar Fusion, khẳng định rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân cung cấp sức mạnh cho động cơ tên lửa mạnh gấp 1000 lần so với các động cơ đẩy ion thông thường hiện đang được sử dụng trên quỹ đạo.
Vượt Qua Thách Thức Công Nghệ
Tuy nhiên, việc tái tạo mặt trời nhân tạo bên trong một tên lửa không hề dễ dàng. Chìa khóa của năng lượng nhiệt hạch là tạo ra nhiệt độ và áp suất cực cao, đồng thời duy trì nhiệt độ này một cách ổn định. Động cơ tên lửa DFD mới của Pulsar Fusion đang được chế tạo tại một cơ sở thử nghiệm ở Bicester, Vương quốc Anh, hứa hẹn sẽ đạt tới vài trăm triệu độ C. Các kỹ sư dự kiến cuồng nhiệt hạch dài khoảng 8 mét sẽ bắt đầu hoạt động cùng tên lửa vào năm 2027. Phản ứng nhiệt hạch tạo ra plasma, gồm các hạt tích điện, và những hạt năng lượng này được chuyển đổi thành lực đẩy bằng cách sử dụng từ trường quay.
Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo Để Kiểm Soát Plasma
Một trong những thách thức lớn nhất là kiểm soát plasma siêu nóng bằng trường điện từ. Để hiểu rõ hơn về plasma phức tạp, công ty đang sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để nghiên cứu dữ liệu từ lò phản ứng nhiệt hạch PF RC2 của Mỹ. Các mô phỏng AI giúp đánh giá hiệu suất của plasma tổng hợp hạt nhân đối với lực đẩy khi nó thoát ra khỏi động cơ tên lửa, cũng như tối ưu hóa các từ trường cần thiết để hạn chế plasma và cung cấp năng lượng cho động cơ. Plasma hoạt động giống như một hệ thống thời tiết cực kỳ khó dự đoán, và AI đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nó.
Tiến Gần Hơn Đến Thực Tế
Mặc dù còn nhiều thách thức, những bước đột phá gần đây đã đưa hành trình tái tạo mặt trời nhân tạo đến gần hơn với thực tế. Vào tháng 12 năm 2022, các nhà khoa học đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch đầu tiên tạo ra nhiều năng lượng hơn mức cần thiết để bắt đầu cho phản ứng. Pulsar Fusion đang hợp tác với hệ thống vệ tinh Greenstone của Mỹ để sử dụng mô phỏng siêu máy tính nhằm hiểu rõ hơn về cách plasma sẽ hoạt động dưới sự giam cầm của trường điện từ.
Mục Tiêu Phóng Thử Nghiệm Trên Quỹ Đạo
Thea Fowler, Phó chủ tịch của Pulsar Fusion, cho biết động cơ tên lửa 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 và thực hiện nhiều nghiên cứu khoa học hơn. Dự kiến vào năm 2027, Pulsar Fusion sẽ lần đầu tiên phóng một hệ thống đẩy chạy bằng năng lượng tổng hợp hạt nhân vào không gian. Mục tiêu của họ là chứng minh rằng tên lửa có thể đạt được nhiệt độ nhiệt hạch. Nếu các thử nghiệm thành công, công ty sẽ tiến một bước gần hơn tới việc tạo ra động cơ dựa trên phản ứng tổng hợp thương mại đầu tiên trên thế giới.
Tương Lai Khám Phá Vũ Trụ
Richard Dinan tin rằng công nghệ này sẽ giúp con người rời khỏi Thái Dương Hệ trong vòng một đời người. Ngoài việc rút ngắn thời gian du hành vũ trụ, phản ứng tổng hợp hạt nhân còn hứa hẹn cung cấp năng lượng sạch gần như không giới hạn cho cuộc sống trên Trái Đất. Công nghệ này không chỉ là một bước tiến trong khoa học vũ trụ, mà còn là một giải pháp năng lượng bền vững cho tương lai.
Với những nỗ lực không ngừng nghỉ của các nhà khoa học và kỹ sư tại Pulsar Fusion, viễn cảnh khám phá vũ trụ rộng lớn bằng những chuyến đi nhanh chóng và hiệu quả đang dần trở thành hiện thực. Động cơ tên lửa DFD hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho nhân loại, đưa chúng ta đến những vùng đất xa xôi nhất của vũ trụ.