NASA thử nghiệm hệ thống động cơ proton mới cho tàu vũ trụ

Theo Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA), đây là hệ thống động cơ hứa hẹn có thể đưa tàu không gian ra ngoài hệ Mặt Trời với tốc độ cao hơn hiện nay rất nhiều.

Nó có thể bay tới vùng đệm nhật quyển (heliopause) của hệ Mặt Trời trong vòng 10 năm. Tàu Voyager 1 phải mất tới 35 năm để bay tới vùng này, theo NASA.

Hệ thống này có tên gọi là Herts E-sail, có thể hoạt động mà không cần chất nổ đẩy. Thay vào đó, nó sẽ sử dụng năng lượng từ gió Mặt Trời để đi tới rìa Thái Dương hệ.

Một con tàu vũ trụ sẽ sử dụng 10 đến 20 dây nhôm tích điện để tạo ra một "cánh buồm điện tử" (E-sail) khổng lồ. Mỗi dây nhôm có bề dày chỉ một mm nhưng dài hơn 8 km, tương đương 219 sân bóng đá.

Các cánh buồm điện tử này sẽ đẩy các proton có trong gió Mặt Trời, tạo ra lực đẩy cho tàu vũ trụ.

"Mặt Trời giải phóng các proton và electron với tốc độ rất cao, 400 đến 750 km/s. E-sail sẽ sử dụng những proton này để đẩy tàu vũ trụ đi", Bruce Wiegmann, kỹ sư thuộc Văn phòng khái niệm tiên tiến Marshall và nhà nghiên cứu cơ bản của Herts E-sail cho biết.

Các nhà nghiên cứu của Trung tâm bay vũ trụ Marshall tại Huntsville, Alabama đã bắt đầu tiến hành các thử nghiệm dự kiến diễn ra trong hai năm.

Những thử nghiệm này nhằm mục đích xác định tổng số proton bị làm chệch hướng bởi các dây nhôm và số lượng electron bị các proton này hút.

Các kỹ sư cũng sẽ kiểm tra plasma, cải thiện các mô hình dữ liệu cho các bước phát triển E-sail trong tương lai.

Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, còn rất nhiều việc phải làm và dự kiến phải mất 10 năm để có thể đưa công nghệ này ra sử dụng trong thực tế.

Theo lý thuyết, khi bay ngoài vũ trụ, khu vực hiệu quả của các cánh buồm điện tử cũng sẽ được nâng cấp dần. Tại khoảng cách 1 đơn vị thiên văn AU, khu vực này khoảng 600 km2, nhưng ở khoảng cách 5 AU, nó tăng lên gần 1.200 km2.

Thông thường, năng lượng của các photon năng lượng Mặt Trời mất đi khi một cánh buồm Mặt Trời đi tới khoảng cách 5 AU tại vành đai tiểu hành tinh, làm cho quá trình gia tốc bị dừng lại. Nhưng E-sail vẫn tiếp tục tăng tốc khi vượt qua khoảng cách này, nhờ vào các proton trong gió Mặt Trời.

"Những lo ngại về việc ngừng tăng tốc không áp dụng cho các proton từ gió Mặt Trời. Với các dòng chảy liên tục của proton và sự gia tăng của khu vực hiệu quả, E-sail sẽ tiếp tục tăng tốc tới khoảng cách 16 đến 20 AU, gấp ít nhất ba lần so với buồm Mặt Trời, tốc độ cũng sẽ cao hơn rất nhiều", Wiegmann nói.

Các nhà nghiên cứu hy vọng tàu vũ trụ trang bị công nghệ này có thể bay ra ngoài hệ Mặt Trời trong vòng dưới 10 năm, trong khi tàu Voyager 1 của NASA tiến vào khoảng không ngoài hệ Mặt Trời vào năm 2012, 35 năm sau khi khởi hành.

Ngoài ra, E-sail còn có thể tùy chỉnh cho các chuyến bay khác nhau, bên trong hay bên ngoài các hành tinh, hoặc tới vùng đệm nhật quyển. Mỗi khoảng cách sẽ có yêu cầu khác nhau về chiều dài dây, số lượng dây và điện áp đặt vào.