Công ty kỹ thuật công nghệ nổi tiếng toàn cầu gần đây đã tweet bức ảnh cùng với chú thích, doanh nghiệp đang thiết kế hệ thống phân hạch hạt nhân trong khuôn khổ một thỏa thuận đã ký với Cơ quan Vũ trụ Anh năm 2021.

Các hệ thống động cơ đẩy hạt nhân cho tàu không gian, sử dụng năng lượng tạo ra trong quá trình phân hạch nguyên tử, có tiềm năng lớn tăng tốc các chuyến bay du hành vũ trụ và giảm thời gian hành trình. Động cơ đẩy năng lượng hạt nhân có thể có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi thực hiện sứ mệnh đưa con người lên sao Hỏa.

Lò phản ứng hạt nhân vi mô không gian mới của Rolls-Royce

Bức ảnh của Rolls-Royce cho thấy thiết kế giai đoạn đầu của lò phản ứng hạt nhân vi mô, được chế tạo theo thỏa thuận năm 2021 của công ty với Cơ quan Vũ trụ Anh. Theo hợp đồng này, Rolls-Royce đang thử nghiệm những công nghệ động cơ đẩy hạt nhân cho du hành không gian.

  Thiết kế lò phản ứng siêu nhỏ mới của Rolls-Royce có thể đưa con người lên sao Hỏa. Ảnh đồ họa của Ad Astra.

"Mỗi hạt uranium được bọc trong nhiều lớp bảo vệ, hoạt động như một hệ thống ngăn chặn, cho phép nhiên liệu chịu được những điều kiện khắc nghiệt nhất", Rolls-Royce viết bên cạnh hình ảnh thiết kế lò phản ứng hạt nhân siêu nhỏ của doanh nghiệp.

Các nhà khoa học và các cơ quan lớn đang nghiên cứu xem xét khả năng sử dụng phản ứng phân hạch hạt nhân cho không gian. Tháng 1/2023, NASA và DARPA đã công bố kế hoạch chế tạo một tên lửa nhiệt hạch, có thể hoạt động được vào năm 2027.

Tài khoản Twitter của Rolls-Royce viết:

“Lò phản ứng vi mô Rolls-Royce được thiết kế để sử dụng dạng nhiên liệu cực kỳ mạnh mẽ và an toàn. Mỗi hạt uranium được bọc trong nhiều lớp bảo vệ hoạt động như một hệ thống ngăn chặn, cho phép phần tử chịu được các điều kiện khắc nghiệt nhất.

– Rolls-Royce (@RollsRoyce) ngày 27 tháng 1 năm 2023”

NASA gần đây cũng đưa ra một ý tưởng phát triển động cơ đẩy hạt nhân cho tên lửa đẩy Giai đoạn I trong khuôn khổ chương trình “Khái niệm Sáng tạo Tiên tiến (NIAC) cho năm 2023. Cơ quan vũ trụ Mỹ từ rất lâu đã tìm kiếm giải pháp phát triển động cơ đẩy hạt nhân cho tàu vũ trụ. Một ý tưởng điển hình là Động cơ hạt nhân cho các Phương tiện Tên lửa Vận tải (NERVA), đã được thử nghiệm thành công nhưng sau đó bị ngừng cấp vốn vào thời điểm Kỷ nguyên Apollo kết thúc năm 1973.

Gần đây hơn, Dự án Prometheus của NASA đầu những năm 2000 đã nghiên cứu thử nghiệm các công nghệ động cơ tên lửa đẩy hạt nhân cho những sứ mệnh không gian thời gian dài. Dự án bị hủy bỏ vào năm 2005 do hạn chế về ngân sách.

Cùng thời gian này, công ty tư nhân Ad Astra, do cựu phi hành gia NASA Franklin R. Chang Díaz thành lập đã hoàn thành cuộc thử nghiệm độ bền năng lượng cao kỷ lục, kéo dài 88 giờ đối với tên lửa plasma Vasimr VX-200SS ở công suất 80 kW năm 2021. Ad Astra tuyên bố, công nghệ động tên lửa đẩy hạt nhân của doanh nghiệp có thể đưa con người lên sao Hỏa với tốc độ khoảng 123 000 dặm/giờ (197.950 km/giờ).

Tại sao phải sử dụng năng phân hạch hạt nhân cho du hành vũ trụ?

Vấn đề được ưu tiên hàng đầu là an toàn cho con người khi đưa lò phản ứng phân hạch hạt nhân lên vũ trụ. Hầu hết các công ty đang thử nghiệm công nghệ này đều có quan điểm rằng, hệ thống lò phản ứng hạt nhân sẽ chỉ bắt đầu phản ứng phân hạch khi đã ở trong không gian. Nhưng như trong mô tả của Rolls-Royce, hãng nhấn mạnh vào những vật liệu siêu bền chắn, có thể chịu được những điều kiện khắc nghiệt của du hành trong không gian.

Lợi ích của ý tưởng sử dụng động cơ tên lửa đẩy hạt nhân được cho là lớn hơn rủi ro mất an toàn. Trong một cuộc phỏng vấn năm 2010 với  Popular Science, cựu phi hành gia Chang Díaz thuộc Ad Astra tuyên bố rằng "tên lửa nhiên liệu hóa học sẽ không đưa chúng ta lên sao Hỏa. Đó à một chuyến đi quá dài."

 

Đồ họa một tên lửa không gian của Ad Astra.

 

Lực đẩy hạt nhân có thể giảm đến thời gian bay hành trình 8-9 đến Sao Hỏa, ​​sử dụng các công nghệ động cơ tên lửa đẩy hiện tại  xuống còn khoảng 45 ngày hoặc ít hơn. Ưu điểm này sẽ giảm đáng kể lượng thời gian các phi hành gia tiếp xúc với bức xạ vũ trụ và khoảng thời gian mà một sự cố thảm họa tiềm ẩn có thể xảy ra.

Trên lý thuyết, động cơ đẩy phản lực nhiên liệu hạt nhân sẽ giúp cho chuyến bay vào vũ trụ an toàn hơn rất nhiều cho các phi hành gia. Không gian luôn luôn là một hoạt động rủi ro vốn có, nhưng thời gian di chuyển nhanh hơn có thể làm giảm đáng kể rủi ro, đồng thời cho phép nhân loại có rất nhiều ưu thế để thực hiện cácchuyến bay chinh phục vùng sâu không gian vũ trụ của con người.