NASA định dùng tên lửa đẩy hạt nhân đưa người lên sao Hỏa

Trong tương lai, nhiệm vụ chinh phục các hành tinh gần Trái đất như sao Hỏa có thể thực hiện trên một tàu vũ trụ sử dụng động cơ đẩy hạt nhân vốn mạnh mẽ hơn so với động cơ đẩy hóa học truyền thống.

Công nghệ chế tạo động cơ tên lửa hạt nhân đã được hồi sinh khi Marshall Space Flight Center ký một hợp đồng với công ty Năng lượng hạt nhân BWXT để chế tạo một động cơ đẩy hạt nhân mới, và loại nhiên liệu hỗ trợ động cơ này.

Trước đây sứ mạng chinh phục Mặt trăng đã chỉ ra cho chúng ta một điều là với động cơ tên lửa hóa học, con người gần như không thể chinh phục không gian do chi phí đội lên quá cao. Cụ thể là tên lửa đẩy được sử dụng trong sứ mạng Apollo có kích thước tương đương với một tòa nhà trọc trời, nhưng chỉ có thể mang theo một tàu không gian với kích thước to hơn một chiếc xe bán tải để đưa người lên Mặt trăng.

Nếu muốn chinh phục sao Hỏa, con người không thể thực hiện một sứ mạng tương tự như vậy mà cần phải có một tàu không gian kích thước lớn hơn rất nhiều và tốc độ bay cao hơn để có thể giảm thiểu tác động của không gian lên các nhà thám hiểm vũ trụ.

Hồi những năm 1955 tới 1972, chính phủ Mỹ đã theo đuổi mục tiêu chế tạo động cơ đẩy hạt nhân để có thể sử dụng trong công cuộc chinh phục không gian.

Hành động của Mỹ khi đó là rất hợp lý khi tên lửa hạt nhân có thể đẩy vật nặng hơn lên không gian với tốc độ cao hơn. Những động cơ này có thể hoạt động liên tục trong suốt hành trình tới sao Hỏa và thậm chí trở thành nguồn cấp điện cho căn cứ của con người trên Hành tinh Đỏ.

Dự án có tên NERVA đã thực sự phát triển một động cơ đẩy sử dụng năng lượng hạt nhân, nhưng sau đó đã bị hủy và không được dùng trong nhiệm vụ chinh phục không gian vì nhiều lý do. Lý do chính của việc này là vì dự án NERVA định dùng Uranium làm giàu cấp độ cao để làm nhiên liệu chính cho động cơ tên lửa. Điều này dẫn đến nhu cầu hoạt động của động cơ lên tới 3.000 độ K (2.727 độ C), đưa đến quá nhiều rủi ro như bùng nổ bức xạ...

Tuy nhiên, ngày nay NASA quyết định hồi sinh dự án nói trên bằng cách "thay đổi luật chơi và cách chơi". Cụ thể là họ giao cho BMXT một hợp đồng trị giá 18,8 triệu USD với thời hạn 2 năm để xem xét nghiên cứu chế tạo một động cơ đẩy sử dụng nhiên liệu hạt nhân mới.

Nghiên cứu của BMXT sẽ khác dự án đầu tiên, không sử dụng uranium làm giàu mà chuyển sang dùng urani giàu cấp độ thấp (LEU), với mật độ ít hơn 20% đồng vị Uranium 235.

Điều này có nghĩa là nếu động cơ được nghiên cứu thành công, nó sẽ đủ mạnh và ít rủi ro nguy hại đến môi trường. Chưa hết, urani làm giàu cấp độ thấp cũng yêu cầu mức độ xử lý bảo đảm an toàn được hạ xuống so với uranium làm giàu cấp độ cao.

Việc nghiên cứu động cơ sử dụng LEU cũng sẽ dễ dàng hơn vì các hiệu ứng bức xạ của nó sẽ thấp hơn rất nhiều. Những bài kiểm tra động cơ này cũng có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm kín, không gây tác hại cho môi trường xung quanh.

Chìa khóa cho sự thành công của loại động cơ này là các nhà khoa học định tạo ra một thanh nhiên liệu bằng cách trộn vonfram tinh khiết với urani, tạo thành một thanh gốm Cermet, ổn định hơn và có thể tạo ra nhiệt lượng đủ lớn cho động cơ đẩy.

Theo hợp đồng với NASA, BMXT sẽ phải sản xuất những thanh nhiên liệu LEU và tính toán xem liệu chúng có thể sinh ra lực đẩy đủ mạnh hay không. Nếu thành công, BMXT sẽ phải nghiên cứu thêm chi phí chế tạo và vận hành một động cơ đẩy như vậy là bao nhiêu.

Nếu NASA xác nhận động cơ LEU là khả thi, họ sẽ mất thêm khoảng 1 năm để kiểm tra và tinh chỉnh quá trình sản xuất nhiên liệu Cermet, nhằm tiến tới tạo ra nguyên mẫu động cơ đẩy bằng năng lượng hạt nhân.

Ái Vi