Những ý tưởng công nghệ du hành vũ trụ trong tương lai

[benco_group]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Theo mạng “New Scientist” của Anh, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ vũ trụ, con người hiểu biết về không gian ngày càng nhiều hơn. Nhưng những thách thức của các chuyến bay không gian vẫn đang tiếp tục cản trở giấc mơ bay xa hơn của con người. Để đạt được mục tiêu bay xa hơn nữa, các nhà khoa học đã nghiên cứu một loạt công nghệ mới và có những ý tưởng mới cho kế hoạch du lịch không gian trong tương lai.



Gần đây, trang mạng "New Scientist" đã tiến hành giới thiệu và phân tích về 10 công nghệ không gian trong tương lai, đồng thời đánh giá khả năng thực hiện chúng.



Dưới đây là 10 công nghệ không gian tương lai mà các nhà khoa học cho rằng có thể đạt được, mặc dù trong đó có một số công nghệ gần như không thể thực hiện được.



1. Công nghệ ion đẩy

Các loại tên lửa truyền thống có thể phóng lên là do có ống xả khí tốc độ cao phụt ở phía sau. Ion đẩy cũng là áp dụng nguyên lý phản lực tương tự, nhưng nó không sử dụng nhiên liệu đốt cháy để sinh ra hơi nóng cao độ, mà là một loạt các hạt tích điện hoặc các ion được phóng ra.

Có thể lực đẩy của nó tương đối yếu, nhưng điều quan trọng là ion đẩy cần nhiên liệu ít hơn nhiều so với một tên lửa thông thường. Miễn là tính năng của ion đẩy có thể duy trì ổn định lâu dài, cuối cùng nó sẽ có thể đẩy nhanh các tàu vũ trụ với một tốc độ cao hơn.



Công nghệ liên quan đến ion đẩy đã được áp dụng cho một số tàu vũ trụ trong không gian, chẳng hạn như tàu thăm dò không gian "Hayabusa" của Nhật Bản và tàu không gian "SMART-1" của châu Âu, hơn nữa công nghệ đã có những tiến bộ rất lớn.



Xa hơn, trong tương lai, các tàu vũ trụ có triển vọng được sử dụng trong du lịch không gian vũ trụ có lẽ là tên lửa ion VASIMR. Loại tên lửa này hơi khác so với Ion đẩy thông thường. Ion đẩy phổ biến sử dụng một trường điện từ mạnh để đẩy nhanh các thể ion, mà tên lửa ion như VASIMR thì sử dụng máy phát tần số radio tăng nhiệt cho các ion nóng đến 1 triệu độ C.



Trong môi trường có từ trường mạnh, các ion quay với tần số cố định, điều chỉnh máy phán tần số vô tuyến đến tần số này, bơm năng lượng cực mạnh cho các ion, và không ngừng gia tăng lực đẩy.



Thử nghiệm sơ bộ chứng minh, nếu mọi việc suôn sẻ, tên lửa ion VASIMR sẽ có thể đưa tàu vũ trụ có người lái lên sao Hỏa trong vòng 39 ngày.



2. Công nghệ đẩy xung lực hạt nhân



Trong các loại công nghệ, theo cách nhìn thông thường, nguy hiểm nhất và liều lĩnh nhất phải nói đến công nghệ đẩy xung lực hạt nhân. Ý tưởng cơ bản của công nghệ đẩy xung lực hạt nhân chính là, đuôi của tên lửa ném ra một “quả bom” nguyên tử theo định kỳ để tạo ra lực đẩy.

Ý tưởng kỳ quái này là do Cơ quan đặc trách kế hoạch nghiên cứu quốc phòng cao cấp của Bộ Quốc phòng Mỹ đưa ra. Kế hoạch nghiên cứu này mang tên "Kế hoạch Orion". Đây là kế hoạch được Mỹ thực sự xem xét vào năm 1955. Mục tiêu của kế hoạch là để nghiên cứu một chương trình du lịch tốc độ nhanh giữa các vì sao.



Trong chương trình được Cơ quan đặc trách kế hoạch nghiên cứu quốc phòng cao cấp cuối cùng đưa ra, tên lửa đẩy được thiết kế thành một máy “giảm xóc” lớn, hơn nữa còn có tấm lá chắn bức xạ để bảo vệ sự an toàn của hành khách.



Chương trình này có vẻ khả thi, nhưng nó có thể gây nguy hiểm phóng xạ cho tầng khí quyển. Do đó, vào thập niên 60 của thế kỷ 20, kế hoạch này cuối cùng không được thực hiện.



Mặc dù có nhiều mối lo ngại, một số người vẫn đang tiếp tục nghiên cứu động cơ đẩy xung lực hạt nhân. Về lý thuyết, tốc độ tàu vũ trụ động cơ hạt nhân có thể đạt bằng 10% tốc độ ánh sáng.



3. Tên lửa nhiệt hạch hạt nhân



Công nghệ bay không gian dựa vào động cơ hạt nhân hoàn toàn không phải chỉ có công nghệ đẩy xung lực hạt nhân, mà còn có phương thức sử dụng năng lượng hạt nhân khác. Ví dụ, tên lửa được lắp đặt một lò phản ứng phân hạch để tạo ra phản lực nhiệt hạch, từ đó tạo ra lực đẩy.

Trong các phản ứng hạt nhân tổng hợp, hạt nhân được nén tổng hợp, từ đó sinh ra năng lượng to lớn. Hầu hết các lò phản ứng nhiệt hạch được sử dụng tokamax kiểm soát nhiên liệu trong một từ trường để điều chỉnh phản ứng tổng hợp.



Nhưng tokamak rất nặng, hoàn toàn không thích hợp với tên lửa. Do đó, tên lửa động cơ hạt nhân tổng hợp chắc chắn phải áp dụng một phương pháp khác gây ra phản ứng tổng hợp, đó là phản ứng hạt nhân tổng hợp hạn chế quán tính.



Việc thiết kế này dùng tia năng lượng cao (thường là tia laser) để thay thế từ trường của tokamak. Khi các phản ứng nhiệt hạch xảy ra, từ trường tiếp tục dẫn các ion xịt vào đuôi tên lửa, tạo ra lực đẩy tên lửa động cơ hạt nhân tổng hợp.



4. Động cơ phản lực Busade



Tất cả các tên lửa đẩy, bao gồm cả tên lửa nhiệt hạch hạt nhân, đều tồn tại một vấn đề hóc búa mấu chốt tương tự. Để thực hiện được mục tiêu nhanh hơn và xa hơn, tên lửa phải mang theo nhiều nhiên liệu hơn, mà nhiều nhiên liệu hơn thì chắc chắn tăng trọng lượng của tên lửa, tiến tới làm giảm lực đẩy.

Nếu muốn đi du lịch giữa các vì sao, chắc chắn phải tránh xa tình trạng đó. Vậy là, vào năm 1960, nhà vật lý Robert Busade đề xuất một động cơ phản lực, và động cơ phản lực Busade có thể giải quyết vấn đề này.



Nguyên lý của động cơ phản lực Busade cũng giống như tên lửa nhiệt hạch hạt nhân, nhưng nó không cần phải mang đủ nhiên liệu hạt nhân. Nguyên lý làm việc của nó là: Đầu tiên là tiến hành ion hóa các chất hydrogen trong không gian xung quanh, sau đó sử dụng từ trường mạnh để hấp thụ các ion hydro làm nhiên liệu.



Tuy chương trình động cơ phản lực Busade không có vấn đề như lò phản ứng như trong tên lửa nhiệt hạch hạt nhân, nhưng nó phải đối mặt với hạn chế là mức độ từ trường. Do vật chất hydrogen trong không gian giữa các vì sao rất ít, vì vậy từ trường của nó phải đủ rộng mới có thể thực hiện được, thậm chí phải được mở rộng đến hàng ngàn km.



Trừ khi nó được tiến hành tính toán chi tiết trước khi phóng, thiết kế được quỹ đạo chính xác của các chuyến bay tàu vũ trụ, như vậy sẽ không cần mang theo nhiều nhiên liệu, cũng không cần từ trường lớn nữa.



Tuy nhiên, ý tưởng này có nhược điểm là tàu vũ trụ phải được vận hành theo quỹ đạo đã thiết lập, không thể bay lệch ra bên ngoài, hơn nữa hành trình trở về từ hành tinh khác sẽ trở nên khó khăn hơn.



5. Công nghệ đẩy sử dụng năng lượng mặt trời .



Đây là một công nghệ cần phải mang theo đủ nhiên liệu, vì vậy về lý thuyết có thể đạt tốc độ rất cao, nhưng nó thường đòi hỏi một khoảng thời gian mới có thể hoàn thành được mục tiêu này.



So với truyền thống sử dụng sức gió để điều khiển tàu thuyền, “lưới” mặt trời sẽ hút năng lượng từ tia nắng mặt trời. Hiện nay, công nghệ đẩy năng lượng mặt trời đã được thử nghiệm thành công trong buồng chân không trên trái đất.



Tuy nhiên, việc tiến hành thử nghiệm trong không gian vẫn chưa thành công. Ví dụ, trong năm 2005, Hiệp hội Hành tinh Mỹ - tổ chức khoa học vũ trụ nghiệp dư lớn nhất thế giới đã nghiên cứu chế tạo ra một con tàu vũ trụ “Universe 1”. Tên lửa mang theo “lưới” mặt trời này đã bị rơi.



Mặc dù trong giai đoạn đầu của công nghệ tồn tại rất nhiều vấn đề, nhưng “lưới” mặt trời vẫn là một công nghệ không gian rất hứa hẹn trong tương lai. Ít nhất là nó có thể đảm bảo các chuyến bay trong hệ mặt trời. Ánh sáng mặt trời có thể cung cấp cho nó lực đẩy mạnh nhất. Trong tương lai, con người có thể sử dụng năng lượng mặt trời để đi du lịch giữa các vì sao.



6. Công nghệ đẩy lưới từ trường



Sự khác biệt với lưới mặt trời là lưới từ trường do gió mặt trời tạo ra lực đẩy, chứ không phải là do tia nắng tạo nên. Gió mặt trời là một dòng hạt mang điện có từ trường.

Các nhà khoa học đề xuất, xung quanh tàu vũ trụ tạo ra một từ trường đối lập với từ trường gió mặt trời, như vậy sẽ có thể sử dụng lực đối lưu của từ trường để đẩy tàu vũ trụ bay trong không gian.



Một công nghệ tương tự là công nghệ "mạng nhện không gian", tạo ra lưới điện xung quanh tàu vũ trụ, có thể đẩy lượng lớn ion dương trong gió mặt trời, từ đó có được lực đẩy.



Cho dù là lưới từ trường, hay là công nghệ "mạng nhện không gian" thì đều phải sử dụng từ trường để "lướt sóng". Lực từ trường làm cho tàu vũ trụ có thể thay đổi quỹ đạo, thậm chí rời khỏi không gian giữa các hành tinh.



Lưới mặt trời hay lưới từ tường đều không thích hợp cho việc đi du lịch giữa các hành tinh. Khi chúng rời xa mặt trời, cường độ tia mặt trời và gió mặt trời đều nhanh chóng giảm mạnh. Vì vậy, nó không đủ lực đẩy để đi sang hành tinh khác.



7. Công nghệ đẩy Laser



Do năng lượng mặt trời không đủ để đẩy tàu không gian, các nhà khoa học đã đưa ra công nghệ đẩy laser. Việc sử dụng chùm tia laser cực lớn sẽ đẩy tàu vũ trụ vào không gian, công nghệ đó chính là công nghệ "đốt cháy laser".

Cái gọi là "đốt cháy laser" chính là việc sử dụng tia laser cực mạnh để bào mòn hết kim loại đặc biệt của đuôi tàu vũ trụ, kim loại dần dần bốc hơi và tạo ra lực đẩy. Một loại công nghệ tương tự khác đó là công nghệ lưới mặt trời do nhà vật lý và tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Gregory Benford đưa ra, tức là lắp đặt lưới mặt trời vào tàu vũ trụ.



Trên lưới mặt trời có phủ một lớp sơn đặc biệt, phát ra một chùm vi sóng trên mặt đất. Chùm vi sóng này đốt cháy lớp sơn đặc biệt, sinh ra các phân tử tạo nên lực đẩy. Công nghệ này có lẽ sẽ làm cho việc đi du lịch giữa các hành tinh trở nên nhanh hơn.



Công nghệ đẩy Laser cũng có nhiều thách thức đáng kể. Thứ nhất, các tia laser phải tập trung vào tàu vũ trụ thật chính xác. Mặc dù khoảng cách xa hơn, chùm tia laser cũng không thể có bất cứ sai sót nào. Nếu không, tàu vũ trụ sẽ gặp nạn do không đủ năng lượng. Thứ hai, công suất do các tia laser sinh ra phải siêu mạnh. Trong một số trường hợp, năng lượng cần thiết cho nó có thể cao hơn rất nhiều so với tất cả năng lượng hiện nay của con người.



8. Công nghệ biến thể không – thời gian



Năm 1994, nhà vật lý của Đại học Wales Miguer Aerkubilie đã đưa ra công nghệ sử dụng vật chất giữa các hành tinh. Trong ý tưởng này, lực đẩy tàu vũ trụ chủ yếu do vật chất “ngoài trái đất” (loại vật chất hiện nay chưa được phát hiện) cung cấp. Đây là một loại hạt có chất lượng và áp lực ngược.

Nó có thể “bóp méo” thời gian và không gian, từ đó làm cho tàu vũ trụ nhanh chóng đến gần không gian phía trước, còn không gian phía sau lại không ngừng mở rộng. Tàu vũ trụ giống như đang ở trong một quả bong bóng ngày càng phình to và có thể bay nhanh hơn tốc độ ánh sáng, hơn nữa nó cũng sẽ không đi ngược lại nguyên lý của thuyết tương đối.



Tuy nhiên, ý tưởng công nghệ của Aerkubilie tồn tại rất nhiều vấn đề. Trước tiên, để duy trì sự biến đổi thời gian và không gian này, cần phải có năng lượng rất lớn, loại năng lượng này có thể lớn hơn toàn bộ năng lượng của vũ trụ.



Thứ hai, cỗ máy này có thể phóng ra lượng lớn bức xạ, đe dọa nghiêm trọng đến an toàn sinh mạng của hành khách tàu vũ trụ. Ngoài ra, “vật chất ngoài trái đất” có tồn tại hay không thì đến nay vẫn chưa được xác định. Vì vậy, về mặt vật lý học, rất khó có thể tạo ra được quả bong bóng biến thể này.



9. Công nghệ sử dụng hố đen



Do có người đã nghĩ đến sự biến thể không - thời gian, do đó có nhà khoa học đã nghĩ đến “đường hầm không - thời gian”. Họ tin rằng, có thể sử dụng "wormhole" (hố giun, hố đen) để thực hiện được ý tưởng này. Khái niệm về “hố giun” được đề xuất bởi nhà vật lý nổi tiếng người Mỹ John Wiley Harrell. Có nghĩa là, trong vũ trụ có thể tồn tại hai đường hầm hẹp liên tiếp của không - thời gian khác nhau.

Vấn đề chính ở đây là, “hố giun” có thực sự tồn tại? Nếu có, chúng ta có thể đi xuyên qua được không? Tuy nhiên, những vấn đề này đến nay vẫn chưa có câu trả lời. Có thể giống với vật chất “ngoài trái đất” như trên, “hố giun” hoàn toàn không tồn tại.



Trong thập niên 90 của thế kỷ 20, nhà vật lý S. Kafelnikov cũng đã đề xuất một khái niệm “wormhole” khác.



Tuy nhiên, tất cả các lý thuyết “wormhole” đều không thể cung cấp bằng chứng xác thực về sự tồn tại của “hố giun”, càng không thể đề xuất được phương án thực tế nào về việc đi xuyên qua không - thời gian. Nếu các nhà khoa học có thể tìm thấy câu trả lời, thì tốc độ của tàu vũ trụ sẽ không chỉ là khái niệm tốc độ của ánh sáng.



10. Công nghệ không gian đa chiều



Chúng ta có thể nhìn thấy không gian ba chiều. Tuy nhiên, nhà vật lý người Đức Wilhelm Bernhard Buck cho rằng, nếu vũ trụ có số lượng chiều không gian nhiều hơn, thì các phi thuyền có thể xuyên qua chúng và đạt được tốc độ cực lớn.

Tàu vũ trụ siêu tốc có thể bay đến mặt trăng trong vài phút, bay đến sao Hỏa chỉ cần 2,5 giờ, để đến được thiên hà Alpha Centauri chỉ cần 80 ngày. Tuy nhiên, ý tưởng này thật khó hiểu, lý thuyết của Wilhelm chưa bao giờ được các đồng nghiệp công nhận.



Ngoài những công nghệ kể trên, còn có công nghệ mang tính lý thuyết nhiều hơn, ví dụ như tên lửa vật chất xám, tàu vũ trụ sao đen… Các nhà khoa học hy vọng, tất cả những công nghệ này đều có ích trong tương lai.



Theo nhà vật lý hàng đầu thế giới Stephen Hawkin, tới một ngày nào đó con người có thể chế tạo được những con tàu vũ trụ có tốc độ bay gần bằng tốc độ ánh sáng (300.000km/giây) để làm chậm tốc độ trôi của thời gian đối với những người trong tàu.



Nhờ vậy, những người trong tàu có thể bay hàng nghìn năm tới tương lai, tới những hệ thống sao ở rất xa Trái Đất.



Về lý thuyết, điều đó có thể giúp loài người "chinh phục tương lai", thậm chí, từ vũ trụ quay trở lại để phục hồi cuộc sống trên Trái Đất nếu xảy ra thảm họa hủy diệt toàn bộ sự sống trên Hành tinh Xanh.

Giáo sư Stephen Hawkin cho rằng loài người có thể chế tạo được một tàu vũ trụ khổng lồ mang tên “Tương đối”. Ông đặt tên con tàu như vậy vì chuyến Du lịch Thời gian trên con tàu được thưc hiện dựa vào thuyết Tương đối của nhà bác học vĩ đại Albert Einstein.



Albert Einstein đã phát hiện ra rằng nếu các vật thể chuyển động với tốc độ rất cao trong vũ trụ thì tốc độ trôi của thời gian đối với các vật thể đó bị chậm lại. Nếu các vật thể chuyển động với tốc độ như các tàu vũ trụ hiện nay thì hiệu ứng đó không đáng kể.



Song, nếu tàu vũ trụ tương lai theo giả thiết của Stephen Hawkin có thể chuyển động với vận tốc bằng 98% tốc độ ánh sáng thì hiệu ứng đó cực kỳ lớn: một ngày trên tàu sẽ bằng 1 năm trên Trái Đất.



Với tốc độ bay như vậy, tàu có thể bay tới rìa dải Ngân hà trong vòng 80 năm đối với những người trong tàu.



Theo tính toán của Stephen Hawkin, về mặt lý thuyết, một tàu vũ trụ như trên có thể bay đạt tốc độ hơn 650 triệu dặm/giờ, nhưng tàu sẽ phải rất lớn để mang theo lượng nhiên liệu cần thiết, và sẽ phải mất tới 6 năm bay mới đạt tốc độ tối đa.



Trong hai năm đầu, tàu chỉ có thể bay với tốc độ bằng 50% tốc độ ánh sáng, 2 năm tiếp theo bằng 90% và tới hai năm tiếp theo đó mới đạt tốc độ 98% tốc độ ánh sáng.



Ngược với hành trình về tương lai, một số nhà khoa học cho rằng có thể đi ngược về quá khứ bằng cách sử dụng các lỗ sâu (wormholes), cửa ngõ nối các phần khác nhau của vũ trụ, tạo ra các “lối đi tắt” ngược thời gian về quá khứ hoặc vượt lên trước về tương lai.



Theo lý thuyết, các lỗ hổng đó tồn tại ở mức độ quantum, nhỏ hơn cả nguyên tử. Bởi vậy, thách thức đặt ra là làm thế nào để làm rộng lỗ hổng đó để con người có thể chui qua.



Giáo sư Stephen Hawkin bác bỏ ý kiến trên và cho rằng du lịch ngược thời gian về quá khứ sẽ tạo ra “nghịch lý khoa học điên khùng”, theo đó, một nhà nghiên cứu có thể đi ngược lại thời gian và bắn chết bản thân anh ta trong quá khứ.



Điều đó đặt ra câu hỏi là ai bắn? Bởi lẽ, nếu anh ta đã chết từ trước rồi thì làm sao còn có thể có anh ta để mà đi ngược lại thời gian để bắn?



Theo giáo sư Stephen Hawkin, không thể có loại máy thời gian giúp đi ngược lại quá khứ như vậy vì nó vi phạm quy tắc cơ bản: “nhân trước quả sau". Bởi vậy, ông không tin rằng con người có thể đi ngược lại quá khứ dù là sử dụng lỗ sâu hay bất kỳ biện pháp nào khác.



Theo VTC