Thang máy vũ trụ

Khoa học vũ trụ trong thế kỷ 21 không chỉ đạt được những bước tiến vượt bậc mà còn được đánh dấu bởi những công trình khoa học vĩ đại mang tầm vóc của nhân loại. Trong đó phải nhắc đến giấc mơ xây dựng thành công hệ thống thang máy trên vũ trụ của các nhà khoa học.

Không chỉ dừng lại ở ý tưởng xa vời, giấc mơ xây dựng thang máy vũ trụ đang dần được các nhà khoa học từng bước biến thành hiện thực và được đánh giá sẽ là một trong những công trình lớn nhất từ trước tới nay trong ngành khoa học vũ trụ.

Ý tưởng thú vị về thang máy vũ trụ (space elevator) lần đầu tiên được đề cập tới bởi một nhà khoa học Anh tên là Arthur Clarke và từng là đề tài hấp dẫn được khai thác trong các loạt tiểu thuyết khoa học viễn tưởng của các nhà văn. Tuy nhiên, ý tưởng này cũng đã hấp dẫn giới khoa học và thôi thúc các nhà khoa học Anh trong việc nghiên cứu nó. Đầu năm 2009, những bước đầu tiên của kế hoạch xây dựng thang máy vũ trụ ứng dụng công nghệ cao đã bắt đầu được thực hiện.

Với khoản tiền trị giá 4 triệu đô la do NASA (Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ) hỗ trợ, nhóm các nhà khoa học tại Trường đại học Cambridge - Anh đã nghiên cứu và chế tạo thành công thiết bị ròng rọc chịu lực cực lớn cấu tạo từ một lõi trụ bằng sợi carbon có tính chất siêu nhẹ, song kết cấu cho phép tải được trọng lượng rất lớn. Đây là phần đầu tiên và vô cùng quan trọng của chiếc thang máy, bởi theo như dự định của các nhà khoa học, thiết bị ròng rọc siêu bền cùng với hệ thống cáp chịu lực này sẽ cho phép đỡ được thang máy và vận hành chúng di chuyển thông suốt trong khoảng cách dài hàng nghìn kilômét từ trái đất vào vũ trụ.

Ảnh minh họa: blog.lib.umn.edu.

Theo đánh giá của giới khoa học, công trình thang máy vũ trụ sẽ mang lại một cuộc cách mạng trong ngành giao thông vũ trụ. Nó sẽ giúp con người dễ dàng đi vào vũ trụ với chi phí ít tốn kém hơn, đồng thời phục vụ hiệu quả từ việc đưa người vào vũ trụ, mở ra kỉ nguyên mới về du lịch trên vũ trụ, cho tới việc nghiên cứu vũ trụ trong tương lai. Một cánh cửa mới cũng đang dần được mở ra cho ngành khoa học vũ trụ của nhân loại cùng với công trình thang máy vũ trụ này. Hiện chi phí cho mỗi chuyến bay vào vũ trụ khá đắt đỏ. Trung bình một chuyến bay vào vũ trụ theo tính toán của NASA gần 308 triệu bảng (tương đương gần 552 triệu đô la Mỹ) cho một lần phóng tên lửa và tiêu tốn khoảng gần 900 tấn nhiên liệu để đốt cháy tên lửa.

Hãng hàng không vũ trụ Mỹ còn dự tính tới những lỗ hổng kinh phí khổng lồ mà Mỹ sẽ phải đối mặt vào thời điểm thay thế toàn bộ hệ thống tên lửa đã quá cũ kĩ. Ước tính tới năm 2010 hoặc năm 2014, Mỹ sẽ phải thay thế toàn bộ các hệ thống tên lửa "già nua" hiện nay của nước này. Hiện, Mỹ đã ký kết nhiều hợp đồng với các hãng cung cấp dịch vụ hàng không vũ trụ tư nhân như Space X, một số nhà cung cấp dịch vụ internet... Nhằm duy trì sự thông suốt liên lạc với trạm vũ trụ quốc tế trong những năm tới. Trong trường hợp phải tạm dừng các hoạt động liên quan đến việc phóng tàu vũ trụ, thang máy vũ trụ có thể là một giải pháp mà NASA nhắm tới, mặc dù với thời gian ngắn ngủi từ nay đến 2014, công trình thang máy vũ trụ khó có thể kịp hoàn thành.

Giáo sư Alan Windle - người đứng đầu nhóm nghiên cứu của các nhà khoa học Cambridge - cho biết: trung bình trong một ngày, các nhà khoa học chỉ có thể tạo được khoảng 1gam nguyên liệu công nghệ cao phục vụ cho việc chế tạo khoảng 29km đường cáp siêu chịu lực. Và để hoàn tất việc tạo ra đường cáp đủ dài cho thang máy vũ trụ, công việc này có thể sẽ kéo dài nhiều năm, thậm chí là trong hàng chục năm.

Tổng số chiều dài cáp thang máy cần để lên tới được quĩ đạo trái đất là 35.405km (để tới được trạm vũ trụ quốc tế là 35.799km) và chi phí để chế tạo nó là vô cùng lớn. Tuy nhiên, các nhà khoa học đặt không ít tham vọng vào sự thành công của công trình này.

Năm 1895, nhà khoa học người Nga Konstantin Tsiolkovsky là người đầu tiên đặt nền móng lý thuyết cho công trình thang máy vũ trụ. Ý tưởng này sau đó đã được đưa ra tranh luận trong một thời gian khá dài, cho tới tận năm 1970, khi Clarke chính thức xây dựng nên mô hình tưởng tượng của ông về thang máy vũ trụ trong cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng có tên "The Fountains of Paradise". Trong đó, Clarke đã đề cập đến việc xây dựng một hệ thống thang máy nối liền trái đất với vũ trụ. Ý tưởng này sau đó đã bị không ít người nhạo báng và bị coi là thiếu tính thực tế, cho tới khi các nhà khoa học bắt đầu nhìn ra khả năng thực tế trong việc tạo ra loại vật liệu siêu chịu lực dùng để làm cáp cho hệ thống thang máy, vấn đề mới được đề cập tới một cách nghiêm túc. Thực chất là vào năm 1990, sau khi vật liệu nano (nano tubes) ra đời, và chứng tỏ khả năng chịu lực cũng như các yếu tố vượt trội khác của loại vật liệu mới. Loại vật liệu này đã mang lại khả năng sẽ chịu được lực hút cực lớn của trái đất, ngoài ra là lực li tâm do trái đất quay quanh trục tạo ra và đem lại hi vọng sẽ là loại vật liệu dùng làm cáp thang máy vũ trụ trong tương lai.

Năm 2008, ý tưởng về thang máy vũ trụ mới chính thức được phát triển thành công trình khoa học và thực tế được từng bước tiến hành xây dựng. Để đạt được kết quả theo đúng kế hoạch đề ra, trung bình trong một giây các nhà khoa học sẽ phải chế tạo được 2 mét cáp siêu chịu lực. Trong cuộc hội thảo gần đây nhất của các nhà khoa học diễn ra tại Luxembourg, giới khoa học đã dự tính rằng: Để hoàn thành được hệ thống cáp thang máy vũ trụ, có thể sẽ phải tốn từ 5 đến 10 năm, và toàn bộ công trình có thể sẽ kéo dài sang nhiều thập kỷ tới. Rõ ràng là sẽ phải mất một thời gian khá dài, tuy nhiên, đây là một công trình có khả năng hiện thực hóa trong tương lai, mà nhân loại đang đặt nhiều hi vọng.