Tên lửa plasma có thể đưa con người tới sao Hỏa

Minh họa tàu vũ trụ Dawn sử dụng tên lửa plasma. (Ảnh: NASA).

Tên lửa này đã được sử dụng trong tàu vũ trụ Dawn, được Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) phóng lên vào năm 2007 để nghiên cứu hai thành viên lớn nhất của vành đai tiểu hành tinh Vesta và hành tinh lùn Ceres.

Nhược điểm chính của loại tên lửa này là lực đẩy nó tạo ra khá yếu nên tốc độ của tàu khá chậm. Tên lửa plasma mạnh nhất hiện nay đang bay trong không gian, Hall Thruster chỉ đủ sức thắng lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên một tờ giấy.

Tuy nhiên đây chưa phải là vấn đề lo ngại chính. Nhiên liệu plasma, hay các ion mang điện dương, có xu hướng phá hủy bất kỳ thứ gì tiếp xúc với chúng. Lực hút giữa các điện tích âm trên thành tàu vũ trụ với các ion dương sẽ làm các ion này lao vào thành tàu với tốc độ rất lớn. Quá trình này lặp lại trong một thời gian dài sẽ dần phá hủy thành tàu làm động cơ ngừng hoạt động.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đang thử nghiệm loại thành tàu có khả năng tự sửa chữa. Nguyên lý tự sửa chữa của loại thành tàu này đến từ hai hiện tượng. Hiện tượng thứ nhất xảy ra với các bề mặt vi mô có dạng gai hoặc cột nhô lên. Khi các ion dương va chạm với thành tàu làm các hạt của thành tàu bật ra, nhờ cấu trúc bề mặt này, một số sẽ được giữ lại. Số bật ra không quay trở lại sẽ được xử lý nhờ hiện tượng thứ hai.

Các hạt khi bật ra từ thành tàu trung hòa về điện, nhưng do môi trường plasma xung quanh, chúng sẽ nhanh chóng bị ion hóa và trở thành các hạt mang điện dương, bị thành tàu tích điện âm hút trở lại. Hiện tượng này gọi là tái lắng đọng plasma, có thể điều khiển được bằng cách thay đổi mật độ và nhiệt độ plasma.

Vào năm 2014, một nhóm nghiên cứu của Đại học California, Mỹ đã tiến hành thử nghiệm hiện tượng thứ nhất. Họ chế tạo một bề mặt với các tính chất vi mô như trên và điều chỉnh để không xảy ra hiện tượng tái lắng đọng plasma và đạt được kết quả là giảm độ hư hỏng của thành tàu đi 20%. Nhóm hy vọng bằng cách cải thiện bề mặt vi mô, có thể đạt được kết quả 50%. Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Plasma Sources Science and Technology (Khoa học và công nghệ nguồn Plasma) vào tháng 3/2014.

Bước tiếp theo, nhóm sẽ thử nghiệm cả hai hiện tượng cùng lúc để xem thực sự mức độ hư hại được giảm đến đâu. Khi tên lửa Plasma ngày càng mạnh hơn trong tương lai, mức độ gây hại cho thành tàu cũng sẽ tương ứng tăng lên, càng nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu tự sửa chữa của thành tàu.

Mục tiêu của các nhà nghiên cứu là thiết kế được một tên lửa đẩy với các vật liệu có tuổi thọ gấp 10 lần thời gian bay tới sao Hỏa, có thể coi như "bất tử".