Anh "nhốt" sức mạnh ngôi sao vào động cơ: Kỳ tích này, thế giới chưa từng làm được trước đó

Công ty khởi nghiệp Pulsar Fusion (Anh) vừa tạo nên một cột mốc lịch sử khi kích hoạt thành công luồng plasma đầu tiên trên hệ thống đẩy nhiệt hạch Sunbird của mình. 

Đây là lần đầu tiên trên thế giới, plasma được tạo ra và kiểm soát thành công trong hệ thống xả của động cơ Sunbird, IE thông tin ngày 26/3. 

Thí nghiệm được thực hiện tại Anh và được phát trực tiếp tại Hội nghị MARS ở bang California (Mỹ) do tỷ phú Jeff Bezos tổ chức – một trong những sự kiện công nghệ vũ trụ danh giá nhất.

Theo đó, các nhà khoa học của Pulsar Fusion đã thực hiện một màn trình diễn gây chấn động: Tạo ra "trạng thái plasma đầu tiên" (first plasma) ngay trên sóng trực tiếp. 

Bằng cách kết hợp điện trường và từ trường cực mạnh, đội ngũ kỹ thuật đã chế ngự và dẫn dắt các hạt điện tích chạy dọc theo hệ thống xả của động cơ Sunbird. Quá trình này kết hợp các nguyên tử nhẹ như đồng vị hydro ở nhiệt độ cực cao, tạo ra năng lượng gấp hàng triệu lần so với việc đốt cháy hydrocarbon, và không tạo ra chất thải phóng xạ.

Đây chính là "trái tim" của công nghệ nhiệt hạch – nguồn năng lượng cung cấp sức mạnh cho các ngôi sao, nay đang được con người hiện thực hóa từng bước.

Hàng thế kỷ qua, năng lượng nhiệt hạch là "giấc mơ vĩ đại nhất" và "nguồn năng lượng tối thượng" của nhân loại. 

Sạch - mạnh - an toàn - và gần như vô hạn: Đó là lý do con người khát khao năng lượng nhiệt hạch như khát khao một tương lai tươi sáng hơn - Một thế giới có năng lượng sạch, rẻ, vô hạn, không lo biến đổi khí hậu, không lo thiếu điện, và mở ra kỷ nguyên khám phá vũ trụ. Đó không chỉ là giấc mơ khoa học, mà còn là hy vọng để nhân loại sống tốt hơn, bền vững hơn trên hành tinh này.

Sunbird: "Gã tiều phu" lực lưỡng của không gian

Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch cho loài người, năng lượng nhiệt hạch được ví như "lời tuyên chiến" với khoảng cách mênh mông của hệ Mặt Trời.

Theo thông báo của Pulsar Fusion, thành tựu "first plasma" của công ty là kết quả ban đầu của dự án kéo dài 10 năm mà công ty âm thầm thực hiện. Dự kiến, đến năm 2027, động cơ phản lực nhiệt hạch Sunbird sẽ được thử nghiệm trên quỹ đạo Trái đất, điều này có thể tạo nên một bước đột phá trong ngành công nghiệp vũ trụ.

Sunbird không giống với bất kỳ con tàu nhiên liệu hóa học thông thường nào chúng ta từng biết. Với chiều dài khoảng 30 mét, Sunbird sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân và hoạt động như một "tàu kéo không gian": Thay vì tốn hàng tấn nhiên liệu hóa học nặng nề để đẩy tàu đi từ Trái Đất, Sunbird sẽ nằm sẵn trên quỹ đạo, chờ kết nối với các tàu hàng hoặc tàu thăm dò rồi mới kích hoạt "siêu động cơ" để đẩy chúng đi xa với tốc độ kinh hoàng.

Những con số biết nói:

Tốc độ không tưởng: Được thiết kế để di chuyển với tốc độ 500.000 km/giờ.

Rút ngắn thời gian du hành vũ trụ: Đến sao Hỏa xuống còn 6 tháng (9-12 tháng), các nhiệm vụ đến tiểu hành tinh sẽ được rút ngắn từ 3 năm xuống còn 1-2 năm, và việc du hành đến rìa Hệ Mặt trời, chẳng hạn như sao Diêm Vương, sẽ được rút ngắn từ 10 năm xuống còn 4 năm.

Nguồn điện dồi dào: Cung cấp tới 2 Megawatt điện cho các thiết bị khoa học khi đến đích – đủ để vận hành cả một căn cứ nhỏ hoặc các kính thiên văn siêu mạnh.

Giám đốc điều hành Richard Dinan khẳng định: "Vũ trụ chính là môi trường lý tưởng nhất cho phản ứng nhiệt hạch". Ở đó không có bầu khí quyển gây nhiễu và độ lạnh tuyệt đối giúp các nam châm siêu dẫn hoạt động hoàn hảo.

Sử dụng nhiên liệu là đồng vị của Hydro (Deuterium) và Helium-3, động cơ DDFD (Dual Direct Fusion Drive) của Sunbird tạo ra lực đẩy cực lớn mà chỉ cần một lượng nhiên liệu rất nhỏ. Điều này giúp loại bỏ hoàn toàn nỗi lo về việc tiếp nhiên liệu giữa đường cho các sứ mệnh tiến sâu vào bóng tối của hệ Mặt Trời.

Pulsar Fusion không phải là công ty duy nhất nghiên cứu động cơ phản ứng nhiệt hạch. Công ty khởi nghiệp Helicity Space đã nhận được tài trợ từ Lockheed Martin, và NASA đang thử nghiệm các lò phản ứng phân hạch hạt nhân cho các sứ mệnh lên sao Hỏa. Tuy nhiên, trở ngại chính đối với tất cả là việc thu nhỏ các hệ thống.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân vẫn là một trong những công nghệ khó khăn nhất của nhân loại. Tuy nhiên, nếu Sunbird thành công, nó sẽ mở ra một kỷ nguyên mới – khi việc du hành đến các hành tinh lân cận sẽ trở thành chuyện thường tình, chứ không phải là một kỳ tích.

Theo doisongphapluat.nguoiduatin.vn, GENK

Công ty sản xuất động cơ đẩy không gian Pulsar Fusion đã bắt đầu xây dựng một buồng phản ứng tổng hợp hạt nhân cỡ lớn ở Anh, trong cuộc chạy đua trở thành công ty đầu tiên vận hành hệ thống đẩy bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân trong không gian.

Công nghệ đẩy bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân, được xem là "con gà đẻ trứng vàng" của ngành công nghiệp vũ trụ, có thể rút ngắn thời gian di chuyển đến sao Hỏa xuống còn một nửa và giảm thời gian di chuyển đến Titan, mặt trăng của sao Thổ, xuống còn hai năm thay vì 10 năm. Nghe có vẻ như khoa học viễn tưởng, nhưng Giám đốc điều hành của Pulsar, Richard Dinan, đã nói với TechCrunch trong một cuộc phỏng vấn gần đây rằng công nghệ đẩy bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân là "điều không thể tránh khỏi".

“Bạn phải tự hỏi mình, liệu nhân loại có thể thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân không?” ông nói. “Nếu chúng ta không thể, thì tất cả những điều này đều trở nên vô nghĩa. Nếu chúng ta có thể – và chúng ta có thể – thì động cơ đẩy bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân là hoàn toàn tất yếu. Nó là điều không thể cưỡng lại đối với sự tiến hóa của loài người trong không gian. Điều này đang xảy ra, bởi vì ứng dụng của nó là không thể cưỡng lại được.”

Trong phần lớn thời gian hoạt động 11 năm của mình, công ty có trụ sở tại Oxfordshire, Anh, chủ yếu tập trung vào nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân. Gần đây hơn, Pulsar bắt đầu phát triển các sản phẩm có thể tạo ra doanh thu trong khi nghiên cứu vẫn tiếp tục: một động cơ đẩy điện hiệu ứng Hall cho tàu vũ trụ và một động cơ tên lửa lai giai đoạn hai. Công ty cũng được Cơ quan Vũ trụ Anh cấp kinh phí vào năm 2022 để phát triển hệ thống đẩy dựa trên phản ứng phân hạch hạt nhân, cùng với Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Tiên tiến Hạt nhân và Đại học Cambridge.

Nhưng đối với Pulsar, tương lai của du hành vũ trụ sâu thẳm nằm chắc chắn ở động cơ đẩy nhiệt hạch. Có thể nói, nhiệt hạch để đẩy tàu vũ trụ đơn giản hơn nhiều so với nhiệt hạch để phát điện trên Trái đất, một phần vì các điều kiện trong không gian — rất lạnh và gần như chân không hoàn hảo — rất thuận lợi cho các phản ứng nhiệt hạch. Mật độ năng lượng đáng kinh ngạc của những phản ứng đó sẽ tạo ra tốc độ di chuyển siêu nhanh và chỉ cần một lượng nhiên liệu nhỏ so với các hệ thống đẩy hiện có.

Ngay cả khi những hệ thống như vậy rất đắt tiền, "tốc độ trong không gian có thể quy đổi bằng tiền", Dinan nói.

“Nếu tôi có thể giúp bạn tiết kiệm được X ngày trong không gian, tôi sẽ tính phí cho việc đó,” ông ta nói.

Một ưu điểm của công nghệ này, ngay cả khi nó chưa được chứng minh trong một hệ thống thực nghiệm, là các nguyên lý vật lý cơ bản đã được hiểu rõ: phản ứng tổng hợp hạt nhân hoạt động tương tự như mặt trời của chúng ta, bằng cách giam giữ một plasma siêu nóng bên trong một trường điện từ. Khó khăn đối với các nhà khoa học là làm sao ổn định được plasma đó trong một khoảng thời gian đáng kể. Đó là nhiệm vụ tiếp theo của Pulsar: xây dựng một buồng tổng hợp hạt nhân dài tám mét để đưa plasma lên nhiệt độ siêu nóng và tạo ra tốc độ khí thải đủ nhanh cho du hành giữa các vì sao.

“Khó khăn nằm ở việc học cách giữ và giam hãm plasma siêu nóng trong một trường điện từ,” Giám đốc tài chính của Pulsar, James Lambert, giải thích trong một tuyên bố. “Plasma hoạt động giống như một hệ thống thời tiết ở chỗ cực kỳ khó dự đoán bằng các kỹ thuật thông thường.”

Công ty đã bắt đầu xây dựng buồng phản ứng đó tại Bletchley, Anh. Họ đã hợp tác với Princeton Satellite Systems có trụ sở tại New Jersey để sử dụng mô phỏng siêu máy tính nhằm hiểu rõ hơn về cách plasma sẽ hoạt động dưới sự giam giữ điện từ. Hai bên cũng sẽ mô phỏng cách plasma sẽ hoạt động khi thoát ra khỏi động cơ tên lửa, và dữ liệu đó sẽ giúp định hình thiết kế động cơ tên lửa của Pulsar. Bước tiếp theo sẽ là một cuộc thử nghiệm trên quỹ đạo, nơi công ty sẽ cố gắng vận hành hệ thống đẩy bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân trong không gian lần đầu tiên.

“Nếu chúng ta muốn rời khỏi hệ mặt trời trong vòng đời của một con người, thì theo như chúng ta biết, không có công nghệ nào khác có thể làm được điều đó,” Dinan nói.

THEO TÊCHCRUNCH