Một cột mốc mới của ngành công nghiệp vũ trụ sắp được thiết lập khi công ty công nghệ City Labs (Mỹ) chuẩn bị đưa vào quỹ đạo vệ tinh thương mại đầu tiên trên thế giới sử dụng năng lượng hạt nhân. Dự án mang tên BOHR sẽ bay cùng sứ mệnh Transporter-17 của SpaceX, mở ra khả năng vận hành vệ tinh liên tục mà không còn phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng Mặt Trời hay tuổi thọ pin.
Khác với các lò phản ứng hạt nhân trong không gian, BOHR sử dụng công nghệ pin hạt nhân thế hệ mới với mức bức xạ cực thấp, được kỳ vọng sẽ trở thành nền tảng cho các sứ mệnh Mặt Trăng và không gian sâu trong tương lai.
Giải bài toán lớn của vệ tinh chạy bằng năng lượng Mặt Trời
Trong nhiều thập kỷ, pin Mặt Trời luôn là nguồn năng lượng chủ đạo của các vệ tinh. Tuy nhiên, công nghệ này tồn tại một hạn chế khó khắc phục: khi vệ tinh đi vào vùng bóng tối của Trái Đất, hoạt động trong các miệng hố vĩnh viễn không có ánh sáng trên Mặt Trăng hoặc thực hiện các sứ mệnh ở không gian sâu, các tấm pin gần như không còn tác dụng.
Pin lưu trữ có thể duy trì hoạt động trong một khoảng thời gian, nhưng dung lượng luôn có giới hạn và sẽ suy giảm theo thời gian.
Đó chính là lý do City Labs phát triển BOHR (Betavoltaic Orbital High-Reliability) – vệ tinh sử dụng nguồn điện hạt nhân cỡ nhỏ có khả năng phát điện liên tục trong nhiều năm mà không cần ánh sáng.
Ngày 7/7, công ty xác nhận BOHR đã chính thức giành được suất phóng trên chuyến bay chia sẻ tải trọng Transporter-17 của SpaceX. Theo kế hoạch, tên lửa Falcon 9 sẽ đưa BOHR lên quỹ đạo, đánh dấu lần đầu tiên một vệ tinh CubeSat thương mại chạy bằng năng lượng hạt nhân được triển khai ngoài không gian.
"Đây là bước ngoặt lịch sử đối với điện hạt nhân thương mại trong không gian", CEO Peter Cabauy của City Labs cho biết. Theo ông, công nghệ này sẽ giúp các thiết bị hoạt động liên tục mà không bị giới hạn bởi ánh sáng Mặt Trời hay tuổi thọ pin.
Được FAA cấp phép sau quá trình đánh giá nghiêm ngặt
Khác với hình dung phổ biến về năng lượng hạt nhân, BOHR không sử dụng phản ứng phân hạch như các lò phản ứng hạt nhân truyền thống.
Trái tim của vệ tinh là hệ thống NanoTritium™, công nghệ pin betavoltaic độc quyền của City Labs. Thiết bị tạo ra điện từ quá trình phân rã beta tự nhiên của đồng vị phóng xạ tritium, thay vì duy trì phản ứng dây chuyền.
Ưu điểm lớn nhất của công nghệ này là không có bộ phận chuyển động, không cần chất điện phân, không sinh nhiệt lớn và gần như loại bỏ nguy cơ cháy nổ hoặc mất kiểm soát nhiệt.
Theo City Labs, khi tritium phân rã theo thời gian, nó sẽ chuyển thành heli-3, một đồng vị ổn định và không còn tính phóng xạ.
Mức bức xạ phát ra cũng rất thấp, đủ an toàn để xử lý và tích hợp trong môi trường phóng thương mại.
Trong chuyến bay lần này, pin hạt nhân sẽ vận hành tải trọng chính của BOHR nhằm chứng minh hiệu quả công nghệ, trong khi các hệ thống điều khiển và vận hành vệ tinh vẫn sử dụng nguồn điện từ pin Mặt Trời.
Đưa một thiết bị sử dụng vật liệu hạt nhân lên tên lửa thương mại là quá trình cực kỳ phức tạp về mặt pháp lý.
BOHR là sứ mệnh thương mại đầu tiên vượt qua toàn bộ quy trình cấp phép của Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) dành cho tải trọng hạt nhân theo khuôn khổ National Security Presidential Memorandum-20.
Quá trình đánh giá an toàn do chuyên gia Kevin Makinson của City Labs thực hiện và được Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia kiểm định độc lập trước khi FAA cấp phép chính thức vào ngày 30/9/2025.
Mở đường cho các sứ mệnh Mặt Trăng và không gian sâu
Sự xuất hiện của BOHR diễn ra trong bối cảnh nhu cầu về nguồn điện ổn định ngoài không gian ngày càng tăng.
Chương trình Artemis của NASA đặt mục tiêu xây dựng sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt Trăng, trong đó nhiều khu vực nghiên cứu quan trọng lại nằm trong những miệng hố luôn chìm trong bóng tối.
Những môi trường như vậy khiến pin Mặt Trời gần như không thể đáp ứng yêu cầu vận hành dài hạn.
Theo City Labs, công nghệ pin hạt nhân có thể giúp duy trì hoạt động liên tục cho các cảm biến, thiết bị nghiên cứu và hệ thống liên lạc ở những nơi mà nguồn điện truyền thống không còn hiệu quả.
Công ty cho biết BOHR sẽ đóng vai trò như một "tàu tiên phong" cho thế hệ tàu vũ trụ sử dụng năng lượng hạt nhân trong tương lai, phục vụ cả mục tiêu dân sự lẫn quốc phòng.
Nếu sứ mệnh thành công, đây sẽ là lần đầu tiên ngành công nghiệp không gian thương mại chứng minh được khả năng triển khai thường xuyên các hệ thống điện hạt nhân nhỏ gọn lên quỹ đạo. Điều này có thể tạo tiền đề cho các sứ mệnh kéo dài nhiều năm ở Mặt Trăng, Sao Hỏa hoặc không gian sâu mà không còn phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng Mặt Trời.
Theo IE
