Động cơ tên lửa phản vật chất, tốc độ bằng 40% ánh sáng chỉ còn cách chúng ta 20 năm

Giấc mơ về động cơ đẩy phản vật chất đang gần với hiện thực hơn bất cứ những gì mà các nhà khoa học về tên lửa có thể tưởng tượng, trích lời Gerald Jackson nguyên là nhà vật lý của Fermilab.

Thực tế, nếu tiền không phải là vấn đề, ông nói rằng những bản thử nghiệm tàu vũ trụ năng lượng phản vật chất sẽ xuất hiện chỉ trong một thập kỉ. Và trong tháng tới, Jackson và công ty của mình là Hbar Technologies sẽ khởi động một dự án Kickstater 200.000 USD để gọi vốn cho pha tiếp theo của nghiên cứu động cơ đẩy phản vật chất.

Với tốc độ phản lực lên tới khoảng 40% tốc độ ánh sáng, công nghệ như vậy có thể giảm thời gian du hành tới hệ sao Alpha Centauri tới một thập kỉ. Và hơn nữa, điều này sẽ cho phép NASA gửi một tàu thăm dò mới giống như New Horizons tới những hệ mặt trời xa hơn trong một năm hoặc nhanh hơn.

Hình ảnh concept của tàu thăm dò phản vật chất của Hbar Technologies.

Nếu bạn gửi một tàu thăm dò lên vũ trụ, bạn sẽ chẳng muốn hệ thống phản lực sẽ nặng gấp cả triệu lần so với tải trọng của nó, trích lời Chủ tịch của Hbar Technologies,Jackson.

“Bởi vậy tôi và cộng sự tại Hbar của mình, nhà vật lí Steven Howe đã hướng tới một hệ thống đẩy rất nhẹ khi mà trọng lượng so với tải trọng không quá khác biệt – một cánh buồm phản vật chất,” trích lời Jackson. “Kinh phí đã cạn kiệt, bởi vậy chúng tôi sẽ cố gắng bắt đầu lại công việc trong tháng tới.”

Trong một báo cáo trình bày vào Hội nghị máy gia tốc hạt tại Portland năm 2003, Jackson và Howe đã sử dụng quỹ của NASA để vạch ra một kế hoạch cho một tàu thăm dò phản vật chất mà chỉ cần tới 17 gam phản hydro để du hành tới Alpha Centauri. Với vận tốc chạm tới 10% tốc độ ánh sáng, tàu thăm dò được ước tính sẽ du hành 4 năm ánh sáng chỉ trong vòng 40 năm.

Một trong những thử thách lớn nhất cho loại tên lửa này chính là tìm ra một nguồn năng lượng phản vật chất hiệu quả. Trong tự nhiên, trung tâm của dải Ngân Hà được tắm mình trong phát xạ tia X của sự hủy diệt phản vật chất, và gần như gắn liền với một luồng phản lực của những hạt năng lượng cao phóng ra từ hố đen siêu khổng lồ tại trung tâm của thiên hà. Ở trái đất, ngược lại, hầu hết phản vật chất đều phải tạo ra trong máy gia tốc hạt trong phòng thí nghiệm như Fermilab hay CERN.

Nhưng cuối cùng, máy gia tốc hạt Tevatron của Fermilab mới chỉ làm ra chưa tới nổi một gam phản vật chất; phần lớn chỉ được lưu giữ tối đa trong khoảng một ngày.

Phản vật chất cũng giống như vật chất bình thường, nhưng sẽ có điện tích trái dấu, trích lời James Annis, một nhà vật lí lại Trung tâm hạt vật lí thiên văn của Fermilab. Nghĩa là một electron phản vật chất sẽ có điện tích trái dấu với electron bình thường và sẽ có khả năng hủy hoại nếu nó tìm ra hạt đối lập của mình.

Và Annis nói rằng ý tưởng của động cơ đẩy phản vật chất là lấy càng nhiều năng lượng của nó càng tốt để dùng cho việc làm nóng hydro và phóng ra khỏi tên lửa.

“Vấn đề khi xử lí phản vật chất chính là việc giữ cho nó không tiếp xúc với vật chất, vốn khó khăn tới bất ngờ,” trích lời Annis. “Trong ‘Star Trek’, họ bằng cách nào đó đã giải quyết bài toán này và có thể lưu trữ rất nhiều phản vật chất.”

Tuy nhiên, Jackson và Howe nghĩ rằng, ít nhất trên giấy tờ, họ đã giải quyết được vấn đề ngăn chặn tiếp xúc và hy vọng sẽ dùng việc gây vốn để hoàn thiện thiết kế phản vật chất ban đầu của mình cho một robot thăm dò liên hành tình.

“Gây vốn có thể chính là một cách để thu hút sự chú ý cho dự án khi phải tìm tới những nhà đầu tư lớn hơn hay sự hỗ trợ của chính phủ,” Jackson nói. “Chúng tôi sẽ cần tới 100 triệu USD để có thể làm ra một mẫu thử động cơ đẩy nhỏ và hệ thống năng lượng.”

Chúng tôi sử dụng các phản proton như một bugi để tạo ra sự phân hạch, giải thích bởi Jackson. Và từ sự phân hạch đó, ông nói, sẽ tạo ra sản phẩm phụ.

Alpha Centauri, một trong những ngôi sao sáng nhất nếu nhìn lên bầu trời từ Trái đất.

Những sự phá hủy phản vật chất sản sinh ra hai tỉ vôn electron (2 GeV) năng lượng. Bởi vậy, một tên lửa phản vật chất, chỉ cần phóng ở ngoài khí quyển của Trái Đất, sẽ cung cấp lực đẩy lớn hơn rất nhiều so với tên lửa hóa học hay thậm chí hạt nhân và sử dụng lượng nhiên liệu ít hơn hàng chục ngàn lần, Jackson nói.

Như hình dung trong thiết kế của Jackson và Howe, một tàu thăm dò năng lượng phản vật chất sẽ bao gồm ba thành phần cơ bản: một cánh buồm carbon phủ uranium; một bộ phân lưu trữ phản hydro vững chãi; một nguồn điện chạy bởi anti proton, và một gói thiết bị ở phía sau tàu vũ trụ.

Sau khi bị tấn công bởi những proton anti hydro, một lượng uranium nghèo nằm ở lớp tráng bên trong tàu sẽ tạo ra phân hạch. Việc này tạo ra hai sản phẩm phân hạch phụ thường được bắn ra liên tiếp với động lượng cân bằng. Trong khi hai sản phẩm phụ có thể giống nhau hoàn toàn về tính chất nguyên tử, để tuân thủ những định luật vật lý, động lượng của chúng vốn phải cân bằng, Jackson nói. Một sản phẩm phân hạch sẽ đi tới hướng của cánh buồm phủ uranimum và bị hấp thụ; truyền động lượng của nó vào cánh buồm. Còn lại sẽ thoát ra vũ trụ dưới dạng xả nhiên liệu đẩy thông thường. Chính lực đối lập của động năng mạnh mẽ của chúng sẽ khiến cho tàu vũ trụ có thể đạt tới vận tốc rất lớn.

Jackson mong muốn lấy một phần của 200.000 USD đầu tiên để dựng lên một thiết bị đo đạc lực đẩy đó.

Thử thách công nghệ lớn nhất theo lời Jackson chính là có được tiền để tạo ra đủ anti proton cho những thử nghiệm thực sự. Anti proton thường sẽ được tạo ra trong máy gia tốc hạt bằng cách bắn những nguyên tử hydro chuyển động nhanh vào một mục tiêu bằng nickel.

“Với mỗi 100 proton bắn vào mục tiêu, chỉ có thể tạo ra một phản proton,” trích lời Jackson.

Vậy khi nào động cơ phản vật chất sẽ được thử nghiệm trong không gian?

Nếu có tiền, họ sẽ có thể làm việc này trong mười năm tới, sẽ chẳng cần tới 100 triệu USD để thiết kế một thử nghiệm cho công nghệ tại Trái Đất. “Nhưng để đưa tàu vũ trụ của chúng ta tới đích đến thực sự sẽ cần phải tới hàng tỉ USD,” Jackson nói.

Nhưng nếu quyết tâm, ông nói, tàu vũ trụ với tốc độ 40% tốc độ ánh sáng sẽ có thể thành hiện thực trong hai tới ba thập kỉ tới.

Theo Forbes.

Nguồn: GenK