Động cơ nhiệt hạt nhân: ‘Cánh cửa’ đưa con người đặt chân lên sao Hỏa chỉ sau 3 tháng
Công ty Công nghệ Hạt nhân Siêu an toàn (Ultra Safe Nuclear Corporation - USNC), một trong những công ty tư nhân lớn nhất thế giới hoạt động trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, vừa đưa ra một tuyên bố gây sốc trong cộng đồng nghiên cứu vật lý - thiên văn. Cụ thể, công ty này cho biết đã thiết kế thành công một hệ thống động cơ hạt nhân nhiệt hoàn toàn mới sở hữu hiệu năng cực kỳ ấn tượng: Có thể đưa các phi hành gia lên sao Hỏa chỉ trong vòng ba tháng — và quay trở lại Trái đất với cùng một khoảng thời gian tương tự.
Đáng chú ý, bằng cách sử dụng nhiên liệu uranium làm giàu thấp (HALEU), hệ thống đẩy nhiệt hạt nhân (NTP) của USNC không chỉ cho hiệu năng tốt hơn (giảm 1/2 thời gian bay tới sao Hỏa), khả năng vận hành bền bỉ hơn, mà còn an toàn hơn nhiều lần so với các công nghệ hiện nay.
"Vấn đề khó khăn nhất nằm ỏ chỗ chúng ta phải tạo ra một lò phản ứng hạt nhân đủ nhẹ và đủ an toàn để sử dụng ở môi trường bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất - đặc biệt nếu tàu vũ trụ đang chở một phi hành đoàn", đại diện USNC cho biết.
Sử dụng hệ thống hạt nhân nhiệt làm động cơ đẩy trên thực tế không phải là ý tưởng mới. Yếu tố cốt lõi ở đây là lợi dụng sức nóng cực lớn do phản ứng hạt nhân tạo ra để đẩy tên lửa với tốc độ siêu nhanh, và khả năng hoạt động bền bỉ. Công nghệ của USNC được phát triển thành công chỉ vài tháng sau khi Elon Musk gợi ý rằng động cơ hạt nhân có thể là chìa khóa để đưa các phi hành gia lên sao Hỏa. Đối với CEO SpaceX, mối quan tâm hàng đầu trong mọi sứ mệnh không gian là sức khỏe và sự an toàn của phi hành gia. Chuyến đi đến sao Hỏa càng dài, các phi hành gia càng phải tiếp xúc lâu với bức xạ vũ trụ bất thường. Do đó việc tạo ra các loại động cơ đẩy mới hiệu quả hơn nhằm rút ngắn thời gian sẽ là nhiệm vụ then chốt.
Về nguyên lý vận hành cơ bản, hệ thống NTP của USNC lấy năng lượng từ quá trình phân hạch hạt nhân, hoạt động bằng cách bơm nhiên liệu đẩy lỏng qua một lõi lò phản ứng hạt nhân, nơi xảy ra phản ứng phân tách nguyên tử và sản sinh nhiệt. Nhìn chung, lò phản ứng “mini” trong động cơ đẩy nhiệt hạt nhân của USNC có thiết kế khá giống với thiết kế của các hệ thống lò phản ứng siêu nhỏ đang được nhiều quốc gia nghiên cứu hiện nay. Nhưng lò phản ứng của USNC sử dụng nhiên liệu HALEU và công nghệ vỏ gốm vi nang Fully Ceramic Microencapsulated (FCM) cho mức an toàn vượt trội ở nhiệt độ cực cao.
"Chìa khóa trong thiết kế của USNC là sự “chồng chéo có ý thức” giữa công nghệ lò phản ứng trên cạn và không gian", Giám đốc điều hành USNC-Tech Paolo Venneri cho biết trong một tuyên bố. "Điều này cho phép chúng tôi tận dụng những tiến bộ trong công nghệ hạt nhân và cơ sở hạ tầng từ các hệ thống dưới mặt đất và áp dụng chúng cho các lò phản ứng hoạt động trên vũ trụ của chúng tôi".
USNC cho biết động cơ của họ cung cấp lực đẩy gấp đôi so với động cơ hóa học thông thường, đồng thời sử dụng ít nhiên liệu được làm giàu nên hoạt động ổn định hơn hẳn so với các thiết kế nhiệt lò phản ứng hạt nhân trước đây. Hệ thống NTP hứa hẹn giúp làm giảm đáng kể thời gian thực hiện các chuyến đi trong vũ trụ, và cho phép mang theo lượng hàng hóa lớn hơn nhiều so với những loại tên lửa hóa học tối tân nhất hiện nay.
USNC cho biết đã gửi ý tưởng thiết kế cho NASA để tiếp tục tẩm định và tiến tới đi thử nghiệm thức tế chuyên sâu hơn.
6 concept động cơ hạt nhân từng được chế tạo
Trong những năm 1950, cùng với sự phát triển của tàu ngầm và tàu năng lượng hạt nhân, những khái niệm về xe nguyên tử được hình thành. Tuy nhiên rào cản lớn đối với các thiết kế này là các bức xạ có hại từ nguyên liệu hạt nhân cũng như các nguy cơ to lớn khi xảy ra va chạm. Cho nên các mẫu xe này dần dần không trở thành hiện thực. Mặc dù vẫn còn hi vọng cho xe ô tô năng lượng hạt nhân khi mẫu xe của Cadillac chạy bằng năng lượng Thorium đang nhích gần tới thực tế hơn bao giờ hết thì cũng quá ngớ ngẩn khi cho rằng những mẫu xe này được sản xuất một cách đại chúng vào lúc này.
Arbel Symétric
Sau Thế Chiến II, mẫu xe Symétric được hình thành từ một nghiên cứu và phát triển sau chiến tranh của công ty Arbel với hi vọng về sự sáng tạo, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và xe điện.
Chiếc xe này được cung cấp năng lượng từ động cơ hạt nhân 40-KW có thể sử dụng một hiệu ứng nhiệt điện cùng với ống thải chất phóng xạ. Nguồn để đốt nóng nhiên liệu hạt nhân chỉ cần được kích hoạt mỗi 5 năm 1 lần. Không may là hãng Arbel nhanh chóng biến mất vào năm 1959 vì khủng hoảng nợ.
Ford Nucleon
Được thiết kế bởi hãng Ford năm 1958, mẫu xe Nucleon trang bị một lò phản ứng hạt nhân ở phía sau. Chiếc xe được thiết kế tương tự theo cách vận hành của tàu ngầm hạt nhân, chỉ khác ở kích thước nhỏ hơn của mình. Những nhà thiết kế dự tính rằng Ford Nucleon có thể chạy 7,500 km mới cần tiếp nhiên liệu. Khoang hành khách được đẩy ra phía trước, được che chắn tách biệt với cỗ máy hạt nhân phía sau. Tuy nhiên, các nhà thiết kế của Ford sau đó đã biết rằng chiếc xe này sẽ không bao giờ có thể thành hiện thực khi không phát minh ra được vật liệu nhẹ có thể che chắn tốt cho động cơ hạt nhân trên xe.
Simca Fulgur
Được công bố vào năm 1959 tại triển lãm Geneva Auto Show, mẫu xe này được đánh giá là mẫu xe phổ biến của năm 2000. Nó được chạy bằng nhiên liệu hạt nhân, có chức năng điều khiển bằng giọng nói, dẫn đường bằng radar và chỉ có 2 bánh xe cân bằng trên một con quay hồi chuyển.
Studebacker-Packard Astral
Mẫu xe này xuất hiện lần đầu vào năm 1957 tại Trung tâm Nghệ thuật South Bend, sau đó đã được trình bày một lần nữa tại Geneva Motor Show. Toàn bộ chiếc xe được cân bằng trên một bánh sử dụng con quay hồi chuyển. Nó có thể di chuyển trên mặt nước và được trang bị một loại màn năng lượng bảo vệ, giống như một trường lực, giúp tránh va chạm cho các xe này. Nghe có vẻ hợp lý đối với một quả bom hạt nhân di động. Tuy nhiên Studebacker - Packard đã không kéo dài giấc mơ của mình để thấy được tương lai thực sự của mẫu xe Astral khi công ty phải đóng cửa chỉ 1 năm sau đó.
Ford Seattle-ite XXI
Mẫu xe nguyên tử thứ hai của Ford đã được công bố vào ngày 20 tháng tư năm 1962 tại hội chợ quốc tế Seattle. Chiếc xe được gửi gắm rất nhiều ước mơ về công nghệ đã trở nên phổ biến ngày hôm nay, như nhiên liệu tự sạc và hệ thống dẫn đường qua máy tính, bản đồ và hệ thống thông tin tự động. Chiếc xe được trang bị sáu bánh xe để tăng độ bám đường. Chỉ có điều công nghệ duy nhất cản trở cho mẫu xe này thành hiện thực chính là động cơ nhiên liệu hạt nhân của nó.
Cadillac Thorium Powered Concept
Một vài công ty vẫn ấp ủ ý tưởng về xe hơi trang bị động cơ hạt nhân trong ngày nay. Mẫu xe World Thorium Fuel với tên viết tắt là WTF được thiết kế để không cần bảo trì trong 100 năm.
Thorium là một nguyên liệu được biết tới rất đậm đặc, và nó có độ bức xạ rất yếu. Trên thực tế, các lá nhôm là đủ để bảo vệ chúng ta trước độc hại của Thori. Và chỉ cần 8 gam nguyên liệu là có thể chạy được 450.000 km, đang mơ ước cho tất cả xe hơi ngày nay.
Một bài viết của danhgiaxe 2014