Cách mà hãng hàng không vũ trụ Virgin Orbit sử dụng để phóng tên lửa lên quỹ đạo từ một máy bay Boeing 747 là gì?

Một chiếc máy bay, được biết đến với cái tên 'Cô gái Vũ trụ', đảm nhận hai vai trò quan trọng: là nơi phóng và là khoang động cơ đẩy của tên lửa.

Trong tháng này, có 10 vệ tinh cubesat, những vệ tinh hình lập phương giá rẻ có trọng lượng dưới 1 kg, được phóng lên quỹ đạo xung quanh Trái Đất. Mặc dù tổng số cubesat hiện có trên không gần 1.500, việc phóng thêm 10 vệ tinh không hề là việc nhỏ. Sự kiện này đánh dấu một bước tiến không tầm thường.

Thay vì tên lửa xuất phát từ mặt đất, tên lửa của NASA mang theo cubesat lại được đưa lên bằng cách 'nhờ' máy bay Boeing 747 đã được chỉnh sửa. Máy bay này, với biệt danh là Cosmic Girl - Cô gái Vũ trụ, bay lên độ cao 11 km rồi thả tên lửa ra không gian.

Đây là chuyến bay thành công đầu tiên của tên lửa LauncherOne của Virgin Orbit, đánh dấu một bước quan trọng trong việc phát triển tên lửa thương mại của hãng hàng không vũ trụ. Họ hy vọng có thể cung cấp dịch vụ phóng vệ tinh vào không gian một cách rẻ tiền và không cần sử dụng bệ phóng từ mặt đất.

Nhưng làm thế nào để họ phóng tên lửa từ máy bay?

Thường thì, một quả tên lửa phóng lên từ bãi phóng trên mặt đất sẽ có từ hai đến ba khoang, mỗi khoang tương ứng với một giai đoạn bay. Giai đoạn đầu tiên là đốt chất nhiên liệu để cung cấp sức mạnh để tên lửa rời khỏi mặt đất. Khi đạt đến độ cao nhất định, khoang đầu tiên sẽ tách ra và khoang thứ hai sẽ tiếp tục đẩy tên lửa lên cao hơn. Cuối cùng, khi khoang thứ hai tách ra, khoang chứa hàng hóa hoặc phi hành gia sẽ tiếp tục hành trình vào không gian.

Trong quá trình phóng vệ tinh từ máy bay, một phi cơ sẽ đảm nhận hai vai trò: là bãi phóng và là khoang đuôi của tên lửa. Máy bay dễ lên không hơn tên lửa nhiều, nhưng chúng không thể bay trong môi trường không trọng lực do thiếu khí động lực học. Nhờ vào khả năng cất cánh dễ dàng và hiệu quả, máy bay có thể mang theo tên lửa và thả nó khi đạt đủ độ cao.

Việc phóng tên lửa từ máy bay không chỉ tiết kiệm nhiên liệu, mà còn không bị ảnh hưởng nhiều bởi yếu tố thời tiết. Máy bay mang tên lửa vũ trụ có thể cất cánh từ bất kỳ sân bay thương mại nào, trong khi các sân bay cũng có thể đáp ứng được yêu cầu đặc biệt của các loại tên lửa cụ thể.

Tuy nhiên, vẫn còn những hạn chế

Không có điều gì là hoàn hảo. Trước hết, khả năng tải của máy bay sẽ ảnh hưởng đến kích thước của tên lửa.

Stratolaunch, nhà phát triển máy bay có kích thước lớn với trọng lượng tải lên đến 250 tấn, đã phải từ bỏ dự án này vào năm 2019. Để so sánh, tên lửa LauncherOne chỉ nặng 30 tấn và chỉ mang trên người những vệ tinh nhỏ như cubesat.

Phóng tên lửa ở độ cao 10 km có thể tiết kiệm nhiên liệu, nhưng phần lớn nhiên liệu được sử dụng để đưa tàu vào quỹ đạo không phải để bay lên cao, mà để đạt tốc độ cần thiết để vào quỹ đạo. Tốc độ của máy bay có thể giúp tên lửa bay nhanh hơn một chút, nhưng tiết kiệm nhiên liệu không nhiều như dự kiến.

LauncherOne có kích thước nhỏ, chỉ có khả năng chở hàng hóa lên quỹ đạo là 500kg. Các hệ thống tên lửa lớn hơn thường được ưa chuộng hơn phương pháp phóng từ trên cao này.

Tuy nhiên, những công ty muốn di chuyển giữa các hành tinh không phải là ưu tiên của Virgin Orbit. Họ tập trung vào việc phóng vệ tinh nhỏ, mà đang được nhiều công ty trong ngành công nghiệp không gian đầu tư phát triển. Đối với các công ty có vốn đầu tư hạn chế, việc tiết kiệm nhiên liệu là điều quan trọng.

Bước tiếp theo là gì?

Việc phóng tàu vũ trụ từ trên cao không phải là ý tưởng mới. Vào năm 1990, NASA đã thực hiện việc này với tên lửa Pegasus từ một máy bay B-52. Mặc dù dự án vẫn tồn tại và đã phóng thành công 39 lần, chi phí vẫn cao và trong 10 năm qua, chỉ có 4 chuyến bay được thực hiện.

Trong tương lai gần, Virgin Orbit đã có một số hợp đồng nhất định. Trong tương lai xa, họ hy vọng biến LauncherOne thành một loại tên lửa ba giai đoạn, có khả năng mang vệ tinh trung bình nặng khoảng 50kg tới Sao Hỏa hoặc Sao Kim.

Hiện nay, ngành hàng không vũ trụ không quan tâm đến việc phóng tên lửa từ trên cao. SpaceX đã từ bỏ phiên bản Falcon bay từ trên cao vào năm 2012. Hệ thống phóng Pegasus đã không hoạt động từ năm 2019 cho đến nay.

Công ty Reaction Engines từ Anh Quốc mong muốn kết hợp máy bay và tàu vũ trụ bằng động cơ SABRE, có khả năng hoạt động như động cơ phản lực trong bầu khí quyển và động cơ đốt nhiên liệu khi bay trong không gian. Tuy nhiên, dự án này chưa đạt được kết quả gì và động cơ SABRE chưa lên không bao giờ.

Khi ngành hàng không vũ trụ ngày càng sử dụng dịch vụ của các công ty tư, Virgin Orbit cần một chiến lược kinh doanh hợp lý để cạnh tranh trong thị trường sắp sửa trở nên cạnh tranh. Hiện chưa có ai có thể trở thành đối thủ trực tiếp của Virgin Orbit, và chúng ta cũng phải chờ xem liệu phương pháp phóng tên lửa tiết kiệm này có trở thành phổ biến hay không.

Theo TheNextWeb