Nước có thể trở thành nhiên liệu đa năng cho tàu vũ trụ

Ý tưởng chiết xuất nhiên liệu từ nước đã tồn tại từ thời kỳ của chương trình Apollo và được những nhân vật tầm cỡ như cựu quản lý NASA Bill Nelson hay tỷ phú Elon Musk nhắc đến như một chén thánh của ngành hàng không vũ trụ.

Lý thuyết đưa ra rất hoàn hảo. Nếu con người tìm thấy băng trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa thì chúng ta có thể phân tách nó thành hydro và oxy để làm nhiên liệu đẩy nhằm tạo ra một mạng lưới trạm tiếp nhiên liệu khổng lồ trong hệ Mặt Trời.

Tuy nhiên, rào cản thực tế là chưa một ai từng thành công trong việc ứng dụng công nghệ này trên một tàu vũ trụ có kích thước đáng kể.

Giờ đây, General Galactic, một startup do hai kỹ sư trẻ Halen Mattison (cựu nhân sự SpaceX) và Luke Neise dẫn dắt, đang quyết tâm phá vỡ giới hạn này.

Trong ngành hàng không vũ trụ hiện nay, các kỹ sư thường phải đánh đổi giữa hai loại động cơ. Động cơ đẩy hóa học cung cấp lực đẩy khổng lồ nhưng hao tốn nhiên liệu rất nhanh. Ngược lại, động cơ đẩy điện cực kỳ tiết kiệm nhiên liệu nhưng tạo ra lực đẩy rất yếu.

Nước, về mặt lý thuyết, không phải là lựa chọn hoàn hảo nhất cho riêng rẽ từng loại động cơ, nhưng lại là chất xúc tác đủ tốt để vận hành cả hai.

Quan trọng hơn, nước mang lại sự an toàn tuyệt đối. Các kỹ sư không phải lo lắng về nguy cơ cháy nổ, không cần hệ thống làm mát siêu sâu (-162 độ C như với metan lỏng), và cũng không sợ nhiên liệu bốc hơi khi vệ tinh phơi mình dưới ánh nắng mặt trời chói chang.

Đối với hệ thống động cơ hóa học, General Galactic sẽ dùng điện phân để tách nước thành hydro và oxy, sau đó đốt cháy hydro. Đối với hệ thống động cơ điện (động cơ đẩy Hall), họ sẽ cung cấp năng lượng để biến oxy thành plasma và dùng từ trường phóng nó ra ngoài không gian.

Rào cản kỹ thuật chưa có lời giải

Dù đã huy động được 10 triệu USD vốn đầu tư mạo hiểm và có nền tảng mô phỏng dữ liệu vững chắc, General Galactic vẫn phải đối mặt với sự hoài nghi từ giới khoa học.

Khó khăn lớn nhất nằm ở tính chất hóa học của oxy ion hóa. Chuyên gia Ryan Conversano, cựu kỹ thuật viên của Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL), chỉ ra rằng oxy ion hóa là một chất cực kỳ hoạt tính, có khả năng tương tác và ăn mòn mọi thứ nó chạm vào, khiến việc lựa chọn vật liệu chế tạo động cơ trở thành một cơn ác mộng kỹ thuật.

Bên cạnh đó, việc phải cõng thêm một hệ thống điện phân cồng kềnh có thể làm giảm hiệu suất tổng thể của tàu vũ trụ, khiến động cơ hóa học gốc nước khó lòng cạnh tranh với các hệ thống truyền thống.

Dù hành trình phía trước còn nhiều rủi ro, giới chuyên môn vẫn đánh giá cao nỗ lực của General Galactic. Mark Lewis, Giám đốc điều hành Viện Nghiên cứu Ứng dụng Purdue, nhận định đây là một cách tiếp cận cực kỳ thông minh đối với các vệ tinh nhỏ.

Nếu sứ mệnh Trinity diễn ra suôn sẻ, những tiếng cười nhạo về ý tưởng chạy tên lửa bằng nước sẽ hoàn toàn chấm dứt, nhường chỗ cho một kỷ nguyên thám hiểm không gian linh hoạt và bền vững hơn.