Hình ảnh mô phỏng về một tên lửa đẩy dùng động cơ NTP. (Nguồn: Engadget) Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã quyết định xem xét lại một ý tưởng cũ trong nỗ lực đưa con người lên sao Hỏa. Theo đó, tổ chức này đang hợp tác với Cơ quan Chỉ đạo các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) để thử nghiệm động cơ tên lửa nhiệt hạt nhân trong không gian.
Công nghệ này sẽ được dùng cho các sứ mệnh chinh phục không gian trong tương lai, gần nhất là đưa người tới sao Hoả.
Cả NASA và DARPA đều hy vọng sẽ có thể "trình diễn công nghệ đẩy tiên tiến sử dụng nhiệt hạt nhân ngay sau năm 2027". Quan chức NASA, ông Bill Nelson, cho biết: "Với công nghệ mới này, các phi hành gia có thể di chuyển đến và đi khỏi không gian sâu nhanh hơn bao giờ hết. Đây là một khả năng quan trọng, để chuẩn bị cho sứ mệnh đưa phi hành đoàn lên sao Hỏa."
Theo nội dung Chương trình Tên lửa Trình diễn dành cho Các nhiệm vụ linh hoạt tại Không gian nằm giữa Trái đất và Mặt trăng (DRACO), Ban Giám đốc Sứ mệnh Công nghệ vũ trụ của NASA sẽ đi đầu trong việc phát triển kỹ thuật động cơ dùng nhiệt hạt nhân. Động cơ này sẽ được gắn lên tàu vũ trụ thử nghiệm của DARPA.
NASA nói rằng lực đẩy nhiệt hạt nhân (NTP) có thể cho phép tàu vũ trụ di chuyển nhanh hơn. Việc trang bị động cơ này cũng có thể làm giảm khối lượng vật tư cần thiết để thực hiện một nhiệm vụ lâu dài trong không gian.
Động cơ dùng năng lượng nhiệt hạt nhân cũng có thể giải phóng không gian hạn chế trên các tàu vũ trụ, qua đó người ta có thể mang thêm nhiều thiết bị nghiên cứu khoa học hơn. Ngoài ra, nó cũng có khả năng cấp thêm nhiều năng lượng cho các thiết bị đo đạc và liên lạc mạnh hơn.
Từ những năm 1940, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu khả năng sử dụng năng lượng hạt nhân trong các chuyến bay vào vũ trụ. Về lý thuyết, người ta có thể sử dụng nhiệt từ một phản ứng hạt nhân - thường là phản ứng phân hạch, để thay thế cho năng lượng hoá học được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu trong một quả tên lửa đẩy.
Trong một quả tên lửa dùng động cơ NTP, một chất lỏng làm việc - thường là hydro hoá lỏng - sẽ được làm nóng lên nhiệt độ cực cao bằng nhiệt hình thành từ phản ứng hạt nhân. Quá trình này biến hydro lỏng thành khí và được tống ra ngoài qua các động cơ đặc biệt, tạo thành lực đẩy đưa tên lửa bay lên.
[Xe tự hành của NASA đặt mẫu vật đầu tiên lên bề mặt Sao Hỏa]
Từ những năm 1950, Mỹ đã tiến hành nhiều thí nghiệm trên mặt đất về nhiệt hạt nhân. Tuy nhiên việc bị cắt giảm ngân sách và thay đổi ưu tiên đầu tư (chẳng hạn như tập trung vốn và nhân lực cho chương trình tàu con thoi) đã dẫn đến việc NASA phải từ bỏ dự án vào cuối năm 1972. Khi đó, người Mỹ vẫn chưa thể thực hiện bất kỳ chuyến bay thử nghiệm nào bằng năng lượng nhiệt hạt nhân.
Tất nhiên, động cơ NTP có những rủi ro của riêng nó. Chẳng hạn như khả năng phát tán chất phóng xạ ra ngoài môi trường, nếu xảy ra sự cố trong bầu khí quyển Trái đất, hoặc khi tàu dùng động cơ này đã lên quỹ đạo.
Tuy nhiên, NASA cho biết động cơ NTP làm giảm thời gian vận chuyển các phương tiện chinh phục không gian, qua đó sẽ giúp làm giảm rủi ro cho các phi hành gia. Ví dụ, theo tính toán của NASA, động cơ này có thể giảm 1/4 thời gian di chuyển tới sao Hoả của một con tàu vũ trụ. Điều này diễn ra bởi động cơ dùng nhiệt hạt nhân có hiệu quả hoạt động cao hơn 3 lần so với các động cơ tên lửa thông thường.
NASA cũng đang xem xét khả năng dùng năng lượng hạt nhân để thực hiện các hoạt động khám phá không gian khác, ngoài việc lên sao Hoả. Năm 2018, cơ quan này từng tiến hành thử nghiệm một lò phản ứng hạt nhân di động, như một phần trong nỗ lực phát triển một hệ thống cấp năng lượng cho môi trường sống của con người trên sao Hỏa.
Năm ngoái, NASA và Bộ Năng lượng Mỹ cũng đã chọn ba nhà thầu để thiết kế một hệ thống năng lượng phân hạch hạt nhân, để thử nghiệm trên Mặt trăng. Bên cạnh đó, DARPA và Bộ Quốc phòng Mỹ đã nghiên cứu nhiều dự án động cơ NTP khác trong vài năm qua.
Trong diễn biến liên quan, Mỹ cũng vừa lần đầu phê chuẩn một thiết kế module năng lượng hạt nhân cỡ nhỏ. Theo trang tin Gizmodo, thiết kế mới cho phép tạo ra một nhà máy điện hạt nhân có kích thước chỉ bằng 1/3 kích thước nhà máy điện hạt nhân tiêu chuẩn. Mỗi module này có khả năng sản xuất khoảng 50 MW điện./.
