Khi Elon Musk và SpaceX vừa hoàn tất đợt chào bán cổ phần công khai lớn nhất lịch sử, các tên lửa tái sử dụng sử dụng động cơ hóa học của công ty này vẫn được xem là chuẩn mực trong lĩnh vực đưa con người và hàng hóa vào không gian.
Tuy nhiên, tại một thành phố ít được biết đến nằm ở rìa cao nguyên Thanh Tạng của Trung Quốc, một hướng đi hoàn toàn khác đang được âm thầm phát triển và có thể tạo ra bước ngoặt đối với ngành công nghiệp vũ trụ trong tương lai.
Cuối tháng 3, chính quyền thành phố Tư Dương (tỉnh Tứ Xuyên) thông báo một cơ sở nghiên cứu tại địa phương đã thử nghiệm thành công hệ thống dẫn hướng siêu dẫn nhiệt độ cao. Theo giới chức, đây là bước đột phá quan trọng trong công nghệ phóng tên lửa bằng điện từ.
Thông qua dự án này cùng nhiều chương trình nghiên cứu tương tự trên cả nước, các nhà khoa học Trung Quốc đang phát triển phương thức sử dụng điện để gia tốc tên lửa ngay từ mặt đất, trước khi động cơ hóa học được kích hoạt.
Một nhà khoa học không gian tại Bắc Kinh, đề nghị giấu tên vì không được phép trao đổi với truyền thông, cho biết ý tưởng xây dựng đường băng phóng điện từ trên các khu vực có độ cao lớn thuộc cao nguyên Thanh Tạng đã được một nhóm kỹ sư trẻ của ngành hàng không vũ trụ Trung Quốc đề xuất từ hơn 20 năm trước.
Theo ông, dự án chắc chắn sẽ phải vượt qua nhiều thách thức kỹ thuật rất lớn, nhưng hoàn toàn khả thi về mặt công nghệ nếu được đầu tư đúng mức.
Theo báo Ziyang Daily, hệ thống được thiết kế dựa trên mô hình "đệm từ siêu dẫn kết hợp lực đẩy điện từ và phương tiện phóng".
Dự án do Viện Nghiên cứu Công nghệ Phóng Hàng không Vũ trụ Thương mại Tư Dương phát triển. Đơn vị này được thành lập năm 2023 dưới sự bảo trợ của Học viện Công nghệ HIWING, trực thuộc Tập đoàn Khoa học và Công nghiệp Hàng không (CASIC) – một trong những tập đoàn quốc phòng và hàng không vũ trụ lớn nhất Trung Quốc.
Theo các báo cáo của Sichuan Online, phương pháp mới có thể giúp tăng đáng kể tần suất phóng tên lửa đồng thời cắt giảm mạnh chi phí vận hành.
Kế hoạch xây dựng bao gồm hệ thống lưu trữ năng lượng công suất lớn, mạng lưới phân phối điện, khu tích hợp và thử nghiệm tên lửa, đường ray phóng điện từ cùng các hạng mục bảo vệ đầu cuối nhằm hình thành một hệ thống phóng thương mại hoàn chỉnh.
Nền tảng của dự án này được đặt ra từ năm 2019 khi nhóm nghiên cứu do giáo sư Mã Vĩ Minh dẫn đầu nộp bằng sáng chế mang tên "Hệ thống và phương pháp phóng không gian dựa trên cơ chế điện từ".
Theo bằng sáng chế, điện năng sẽ được chuyển đổi thành lực điện từ để tăng tốc tên lửa dọc theo đường ray phóng, đưa phương tiện đạt vận tốc gấp nhiều lần tốc độ âm thanh trước khi động cơ chính được kích hoạt.
Nhờ đó, tên lửa sẽ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, giảm khối lượng cất cánh và đơn giản hóa thiết kế tổng thể.
Đáng chú ý, hệ thống còn có thể thay thế hoàn toàn tầng đẩy đầu tiên – bộ phận vốn là một trong những thành phần đắt đỏ nhất của tên lửa hiện nay – khi động cơ chỉ cần khởi động sau khi phương tiện đã đạt độ cao lớn.
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có khả năng giải quyết đồng thời ba hạn chế lớn của ngành phóng vệ tinh hiện nay gồm chi phí quá cao, tính linh hoạt thấp và khó duy trì các đợt phóng với tần suất lớn.
Các nhà nghiên cứu ước tính chi phí phóng có thể giảm tới một bậc độ lớn, tức khoảng 10 lần so với các hệ thống tên lửa truyền thống.
Nếu thành công, đây sẽ là cuộc thay đổi lớn nhất của ngành hàng không vũ trụ kể từ khi nhân loại bước vào kỷ nguyên không gian.
Từ vệ tinh Sputnik 1 của Liên Xô, các sứ mệnh NASA Apollo, tên lửa Ariane của châu Âu cho tới Falcon và Starship của SpaceX, gần như toàn bộ hoạt động phóng vào không gian trong hơn nửa thế kỷ qua đều dựa trên động cơ hóa học.
Một số chuyên gia cho rằng sự chuyển đổi này có phần tương đồng với ngành công nghiệp ô tô.
Nếu như xe chạy động cơ đốt trong từng thống trị thế giới hơn 100 năm trước khi xe điện bùng nổ, thì hệ thống phóng điện từ của Trung Quốc cũng đang hướng tới mục tiêu thay thế dần mô hình tên lửa hóa học truyền thống.
Theo cách tiếp cận này, phần lớn năng lượng cần thiết cho quá trình cất cánh sẽ được cung cấp từ hạ tầng dưới mặt đất thay vì mang theo dưới dạng nhiên liệu hóa học.
Về lý thuyết, hiệu quả kinh tế sẽ còn tăng cao hơn nếu các bãi phóng được kết nối với mạng lưới điện sạch đang mở rộng nhanh chóng của Trung Quốc, bao gồm thủy điện, điện hạt nhân, điện gió và điện mặt trời.
Trên mạng xã hội Trung Quốc, nhiều cuộc thảo luận đã xuất hiện về khả năng xây dựng các tuyến đường ray phóng điện từ trên cao nguyên Thanh Tạng.
Khu vực này có không khí loãng hơn đáng kể so với đồng bằng, giúp giảm lực cản khí động học, hạn chế sinh nhiệt trong quá trình tăng tốc và nâng cao hiệu quả phóng.
Các chuyên gia nhận định địa hình cao nguyên có thể giúp rút ngắn một phần quá trình đưa tên lửa tiến gần điều kiện cận không gian ngay từ khi rời bệ phóng.
Dù vậy, giới chuyên môn cũng cảnh báo con đường thương mại hóa công nghệ này vẫn còn rất dài.
Để vận hành thực tế, hệ thống sẽ cần hàng kilomet đường ray được căn chỉnh với độ chính xác cực cao, cơ sở lưu trữ năng lượng có khả năng giải phóng lượng điện khổng lồ chỉ trong thời gian rất ngắn, hệ thống điều khiển – dẫn đường tiên tiến, đồng thời các tên lửa cũng phải chịu được gia tốc cực lớn trong giai đoạn phóng.
Theo nhiều chuyên gia quốc tế, ý tưởng sử dụng điện từ để hỗ trợ phóng tên lửa không phải mới và từng được nghiên cứu tại Mỹ, Nhật Bản cũng như một số quốc gia khác.
Tuy nhiên, chưa có nước nào xây dựng được hệ thống quy mô thương mại. Nếu Trung Quốc hiện thực hóa thành công công nghệ này, đây có thể trở thành một trong những bước tiến lớn nhất của ngành hàng không vũ trụ kể từ khi tên lửa tái sử dụng ra đời, đồng thời mở ra cuộc cạnh tranh mới với mô hình phóng truyền thống mà SpaceX đang dẫn đầu.
Theo SCMP
