Động cơ phản lực Plasma chi phí thấp sắp trở thành hiện thực

Các nhà khoa học đang nghiên cứu về động cơ phản lực plasma – loại động cơ giúp các vật thể bay có thể tiến tới những nơi xa nhất của vũ trụ chỉ bằng cách sử dụng không khí và điện.

Điều này đang mở ra con đường phát triển tiềm năng cho một nguồn năng lượng sạch, dồi dào, không bao giờ cạn kiệt với chi phí thấp dành cho các vật thể bay trên trời.

Động cơ phản lực Plasma là gì?

Hãy tưởng tượng một động cơ phản lực có thể đẩy máy bay lên nhanh hơn hẳn động cơ truyền thống, có thể giúp máy bay bay đến bất kỳ đâu mà không cần đốt cháy nhiên liệu dầu, và đặc biệt hơn nữa, lại có giá thành rẻ. Bạn có thấy hấp dẫn không? Đó chính xác là những gì động cơ phản lực Plasma có thể làm được, mặc dù cho đến thời điểm hiện tại, nó vẫn đang bị giới hạn ở phạm vi các phòng thí nghiệm, nghiên cứu.

Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất (các trạng thái khác là rắn, lỏng, khí) trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Đại bộ phận phân tử hay nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân; các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt. Tại các phòng thí nghiệm, động cơ plasma được nghiên cứu chủ yếu để sử dụng nhằm di chuyển các vệ tinh nhân tạo và các tàu vũ trụ nhỏ trong không gian. Hiện nay, các nhà khoa học từ trường đại học Kỹ thuật Berlin đang làm việc & nghiên cứu để đưa những động cơ này ra khỏi phạm vi phòng thí nghiệm và đi vào hoạt động cùng những vật thể bay trên bầu trời.

Theo Futurism, các động cơ truyền thống thường hoạt động theo nguyên tắc: đốt cháy nhiên liệu, nén không khí, sau đó tạo ra một lực tác động lên mặt đất từ phía sau của thiết bị, từ đó hình thành một lực đẩy ngược lại khiến động cơ bay lên. Đối với động cơ phản lực Plasma, nguyên tắc hoạt động của nó gần giống với năng lượng hợp hạch, loại năng lượng sinh ra trong phản ứng tổng hợp hạt nhân. Trong loại phản ứng này, hai hạt nhân nguyên tử nhẹ hợp nhất thành một hạt nặng và giải phóng năng lượng lớn.

Theo đó, động cơ phản lực Plasma sẽ tạo ra điện bằng cách kích thích và nén khí gas vào plasma, sau đó tạo ra một môi trường điện từ. Nhóm nghiên cứu, được đứng đầu và dẫn dắt bởi Berkant Göksel, đã dự định kết hợp giữa động cơ plasma và máy bay phản lực để tạo ra một sản phẩm gì đó có thể bay rất rất cao nhưng vẫn có thể cất cánh và hạ cạnh như máy bay thông thường. "Chúng tôi là những người đầu tiên tạo ra các động cơ phản lực nhanh và mạnh ở mức độ mặt đất. Những máy bay sử dụng động cơ phản lực này có thể tăng tốc lên đến 20km/ giây" – Göksel cho biết.

Đến tận cùng không gian?

Dĩ nhiên vẫn còn rất nhiều trở ngại để đến được ngày mà động cơ phản lực plasma có thể đưa con người chúng ta tới tận cùng của không gian. Trở ngại đầu tiên phải kể đến, đó là nhóm nghiên cứu của Göksel hiện mới chỉ sử dụng những thiết bị đẩy plasma tí hon với chiều dài chỉ khoảng 80 mi li mét. Sẽ cần phải có ít nhất 10.000 thiết bị đẩy nhỏ xíu như vậy để có thể đẩy một máy bay thương mại tiêu chuẩn cỡ trung bình (chưa phải là máy bay lớn). Bởi vậy, những nghiên cứu hiện tại của nhóm dường như còn chưa đạt tới điểm khởi đầu để ứng dụng. Hiện nay, nhóm nghiên cứu của Göksel dự định sử dụng 100 đến 1000 thiết bị đẩy để di chuyển một khí cầu hoặc máy bay loại nhỏ - điều này nghe có vẻ khả thi hơn.

Giống như bất kỳ thiết bị nào khác chạy bằng điện – đặc biệt là các thiết bị cần thật nhiều điện để vận hành – vấn đề lớn nhất mà ngay cả các động cơ đẩy plasma tí hon phải đối mặt chính là nhu cầu về pin. Chúng cần đủ nhẹ để tránh gây trở ngại, nhưng vẫn cần có đủ năng lượng để cung cấp đủ lực cần thiết. Trên thực tế, việc tạo ra những thiết bị đẩy plasma lớn hơn sẽ chỉ có tác dụng khiến cho vấn đề này trở nên khó giải quyết hơn. Cho đến hiện tại, vấn đề trên vẫn chưa được giải quyết. "Một dàn thiết bị đẩy sẽ cần có một nhà máy phát điện nhỏ để hỗ trợ - và một nhà máy phát điện dù nhỏ đến mấy cũng không thể gắn lên máy bay với công nghệ hiện tại" – Dan Lev từ học viện Công nghệ Technion-Israel cho biết.

Göksel và nhóm nghiên cứu của ông đang trông đợi những cải tiến vượt bậc về năng lượng sẽ được phát triển mạnh hơn, từ đó có thể thu hẹp khoảng cách giữa mong đợi và thực tế hiện nay trong việc ứng dụng động cơ phản lực plasma. Sự phát triển và cải tiến của những tấm pin năng lượng mặt trời hoặc các lò phản ứng nhiệt hạch nhỏ gọn có thể sử dụng trên máy bay/ tàu vũ trụ chính xác là những gì mà hệ thống này cần. Trong lúc chờ đợi những công nghệ đó phát triển, thì hiện tại, nhóm nghiên cứu đang dự định sẽ tạo ra một loại máy sử dụng động cơ phản lực kích đốt xung hoặc động cơ tên lửa để tạm dùng cho đến khi động cơ phản lực Plasma chính thức có cơ hội và điều kiện được đưa vào ứng dụng.

Anh Cao