Buzz
Mọi nhà khoa học đều đồng lòng rằng thách thức lớn nhất và đắt đỏ nhất khi chinh phục vũ trụ bắt đầu từ mặt đất, hoặc nói đúng hơn, là vượt qua trọng lực của trái đất. Hiện tại, con người mới chỉ chạm đến mặt trăng, nhưng giáo sư Zephyr Penoyre từ đại học Cambridge, Vương quốc Anh, và Emily Sandford từ đại học Columbia, New York, đã có những ý kiến chung về vấn đề này.Thách thức lớn trong công nghệ du hành vũ trụ ngày nay đến từ động cơ tên lửa, hoạt động bằng cách đẩy vật chất để tạo ra lực đẩy, đưa con tàu vũ trụ bay lên theo hướng ngược lại. Công nghệ này đòi hỏi lượng nhiên liệu lớn, bao gồm cả vật chất với khối lượng lớn bay cùng với tên lửa và tàu vũ trụ. Do đó, chi phí để đưa một kg hàng từ trái đất lên ISS là hàng chục nghìn USD. Để vượt xa hơn, chúng ta cần phải tìm ra những giải pháp sáng tạo và chi phí thấp hơn để mở rộng không gian cho con người và hàng hóa.
Một ý tưởng tưởng tượng là xây dựng một thang máy khổng lồ để giúp hàng hóa và tàu vũ trụ vượt qua trọng lực trái đất, với ý tưởng cơ bản là tạo ra một sợi cáp dài hàng chục nghìn km. Thang máy sẽ sử dụng năng lượng mặt trời để đưa con người và hàng hóa lên mặt trăng, loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng nhiên liệu như hiện nay. Thách thức lớn nhất là tạo ra sợi cáp đủ mạnh. Hiện nay, độ bền của carbon nanotube có thể trở thành một vật liệu tiềm năng trong tương lai nếu có cách sản xuất lớn và kích thước lớn. Tuy nhiên, vấn đề vẫn là một thách thức.Hai giáo sư Penoyre và Sandford đưa ra một ý tưởng mới. Họ tin rằng, với các vật liệu hiện đại, việc tạo ra 'thang máy không gian' hoàn toàn là khả thi. Mô hình thang máy bao gồm một sợi cáp nối mặt đất, hướng thẳng lên trời vượt qua quỹ đạo địa đồng bộ của trái đất, tức là khoảng 42.000 km. Sợi cáp này cần phải đủ mạnh để vận hành, tạo ra trọng lượng lớn. Để tránh sụp đổ, họ đề xuất hệ thống thang máy sẽ được cố định bằng lực ly tâm do quay của trái đất tạo ra.
Nhiều năm qua, các nhà khoa học đã cố gắng tính toán lực ly tâm để thang máy vũ trụ có thể trở thành hiện thực, nhưng chưa có thành công nào. Nguyên nhân là chưa có chất liệu nào có thể chịu được lực đó mà không hỏng. Tơ nhện, Kevlar, thậm chí là các loại sợi carbon polymer mạnh nhất đều không đủ sức chịu đựng. Do đó, Penoyre và Sandford đưa ra giải pháp mới: thay vì cố định sợi cáp trên trái đất, sợi cáp sẽ được cố định trên mặt trăng và hướng về phía trái đất.Sự chênh lệch về lực ly tâm giữa trái đất và mặt trăng là hoàn toàn khác nhau. Trên trái đất, cần một cọng cáp phải quay một vòng quỹ đạo mỗi ngày để đưa mọi thứ lên vũ trụ. Nhưng trên mặt trăng, một vòng quỹ đạo kéo dài suốt một tháng. Tốc độ chuyển động thấp hơn đáng kể, tạo ra lực ly tâm nhẹ hơn đối với sợi cáp dài 50 nghìn km. Nếu xây thang máy vũ trụ từ mặt trăng, sợi cáp sẽ đi qua vùng trọng lực tên là điểm Lagrange, nơi lực trọng lực trái đất và mặt trăng bị triệt tiêu. Họ cho rằng, điều này sẽ giúp thang máy không gian không cần chiều dài 385.000 km, tương đương khoảng cách từ trái đất lên mặt trăng.
Hai nhà khoa học cho rằng, các chất liệu bền nhất trên hành tinh như Zylon, một loại carbon polymer, hoàn toàn đủ sức tạo ra cọng cáp khổng lồ từ bề mặt mặt trăng đến quỹ đạo địa đồng bộ. Họ đề xuất thử nghiệm với một sợi cáp dài vài chục nghìn km, với tiết diện chỉ bằng một chiếc bút chì, có giá chỉ vài tỷ USD để chứng minh tính khả thi của ý tưởng.Mặc dù con số 'vài tỷ USD' có vẻ như là mỉa mai, nhưng đối với một nhiệm vụ không gian, đây là một con số nhỏ. So sánh với chi phí của chương trình Artemis của NASA, dự kiến chi phí cho việc đưa con người quay lại mặt trăng vào năm 2024 là khoảng 86 tỷ USD đến năm 2025. Vì vậy, việc chi vài trăm tỷ USD để thành công với chiếc thang máy nối liền trái đất với không gian sẽ tiết kiệm rất nhiều so với con số đó trong các nhiệm vụ khám phá vũ trụ sau này.Lợi ích quan trọng tại điểm Lagrange là không có trọng lực tác động, giúp công trình không gian như trạm vũ trụ trở nên an toàn và ổn định hơn. Điều này không chỉ giảm lượng rác vũ trụ và tần suất thiên thạch bay qua mà con người gửi ra không gian, mà còn tạo điều kiện an toàn hơn, mở ra những giải pháp mới cho việc khám phá vũ trụ trong tương lai.Theo Penoyre và Sandford, xây dựng một căn cứ không gian ở điểm Lagrange, bắt đầu bằng việc triển khai thang máy không gian nối liền trái đất và mặt trăng, sẽ đánh dấu một bước tiến cách mạng trong ngành công nghiệp vũ trụ, đồng thời mang lại tiềm năng và hiệu quả chi phí đáng kể.
