Trung Quốc muốn xây 'đường ray lên vũ trụ', chi phí phóng tên lửa có thể giảm tới 90%

Tại thành phố Tư Dương (Ziyang), tỉnh Tứ Xuyên, một dự án ít được biết đến đang nghiên cứu công nghệ phóng tên lửa bằng điện từ, cho phép tăng tốc tên lửa bằng điện trước khi động cơ hóa học được kích hoạt.

Cuối tháng 3, chính quyền thành phố thông báo một cơ sở nghiên cứu tại địa phương đã thử nghiệm thành công hệ thống dẫn đường siêu dẫn nhiệt độ cao. Theo giới chức, đây là bước đột phá quan trọng trong công nghệ phóng tên lửa bằng điện từ.

Thông qua dự án này cùng nhiều chương trình tương tự trên khắp cả nước, các nhà khoa học Trung Quốc đang theo đuổi tham vọng tạo ra hệ thống phóng tên lửa bằng điện, giúp tăng tốc phương tiện lên tốc độ siêu thanh ngay từ mặt đất trước khi động cơ chính khởi động.

Một nhà khoa học vũ trụ tại Bắc Kinh cho biết ý tưởng xây dựng đường phóng điện từ trên khu vực cao nguyên Thanh Hải, Tây Tạng đã được một nhóm kỹ sư trẻ trong ngành hàng không vũ trụ Trung Quốc đề xuất từ hơn 20 năm trước.

"Dự án sẽ đối mặt với rất nhiều thách thức kỹ thuật, nhưng xét trên góc độ công nghệ và kỹ thuật, đây là mục tiêu khả thi", người này nhận định.

Thay tầng đẩy đầu tiên bằng điện

Theo truyền thông địa phương, hệ thống mới áp dụng mô hình "tàu đệm từ siêu dẫn kết hợp động cơ điện từ và phương tiện phóng".

Dự án do Viện Nghiên cứu Công nghệ Phóng Hàng không Vũ trụ Thương mại Tư Dương phát triển. Đơn vị này được thành lập năm 2023 bởi Học viện Công nghệ HIWING thuộc tập đoàn hàng không vũ trụ nhà nước Trung Quốc CASIC.

Theo kế hoạch, cơ sở hạ tầng sẽ bao gồm hệ thống lưu trữ năng lượng, mạng lưới phân phối điện, khu tích hợp và thử nghiệm tên lửa, đường ray phóng cùng các công trình bảo vệ đầu cuối. Mục tiêu là xây dựng hệ thống phóng điện từ thương mại hoàn chỉnh đầu tiên của nước này.

Nền tảng cho dự án được đặt ra từ năm 2019 khi nhóm nghiên cứu do kỹ sư điện từ hàng đầu Trung Quốc Ma Weiming dẫn dắt đăng ký bằng sáng chế về hệ thống phóng không gian dựa trên công nghệ điện từ.

Theo mô tả trong bằng sáng chế, điện năng sẽ được chuyển đổi thành lực điện từ để gia tốc tên lửa dọc theo đường ray phóng, đưa phương tiện đạt vận tốc gấp nhiều lần tốc độ âm thanh trước khi động cơ được kích hoạt.

Nhờ đó, lượng nhiên liệu cần mang theo giảm mạnh, khối lượng phóng thấp hơn và thiết kế tên lửa cũng trở nên đơn giản hơn.

Đáng chú ý, hệ thống này có thể thay thế hoàn toàn tầng đẩy đầu tiên, vốn là một trong những bộ phận đắt đỏ nhất của tên lửa hiện nay. Động cơ chỉ cần khởi động khi phương tiện đã đạt độ cao lớn.

Các nhà nghiên cứu cho rằng cách tiếp cận này có thể giải quyết ba vấn đề cố hữu của ngành phóng không gian gồm chi phí cao, tính linh hoạt thấp và khó thực hiện các đợt phóng với tần suất lớn. Chi phí phóng lý thuyết có thể giảm tới 10 lần so với công nghệ truyền thống.

Thách thức trực diện mô hình của SpaceX

Nếu thành công, đây sẽ là thay đổi lớn nhất của ngành vũ trụ kể từ khi nhân loại bắt đầu chinh phục không gian.

Từ chương trình Sputnik program của Liên Xô, các sứ mệnh Apollo program của NASA cho tới các tên lửa Ariane của châu Âu hay Falcon và Starship của SpaceX, gần như mọi phương tiện đưa con người và hàng hóa lên quỹ đạo đều dựa vào động cơ hóa học.

Các chuyên gia ví sự chuyển đổi này giống như cuộc cách mạng xe điện trong ngành ô tô.

Trong hơn một thế kỷ, ô tô phụ thuộc gần như hoàn toàn vào động cơ đốt trong. Tuy nhiên, xe điện hiện đang làm thay đổi sâu sắc thị trường toàn cầu, đặc biệt khi các hãng Trung Quốc tăng tốc mở rộng ra nước ngoài.

Tương tự, Starship và Falcon vẫn mang theo toàn bộ năng lượng cần thiết dưới dạng nhiên liệu hóa học. Trong khi đó, mô hình của Trung Quốc chuyển một phần đáng kể nhu cầu năng lượng xuống mặt đất, nơi điện được cung cấp từ hệ thống bên ngoài trước khi tên lửa rời bệ phóng.

Về lý thuyết, chi phí vận hành có thể giảm sâu nếu các bãi phóng được kết nối với mạng lưới điện sạch đang phát triển nhanh của Trung Quốc, bao gồm thủy điện, điện hạt nhân, điện gió và điện mặt trời.

Cao nguyên Tây Tạng có thể trở thành "sân bay vũ trụ" mới

Trên mạng xã hội Trung Quốc, ngày càng xuất hiện nhiều cuộc thảo luận về khả năng xây dựng các đường ray phóng khổng lồ trên cao nguyên Thanh Hải, Tây Tạng.

Địa hình cao giúp không khí loãng hơn, làm giảm lực cản khí động học và tăng hiệu quả gia tốc. Điều này đồng nghĩa tên lửa có thể tiếp cận điều kiện gần không gian sớm hơn so với các bãi phóng ở độ cao thấp.

Tuy nhiên, giới chuyên gia cho rằng rào cản kỹ thuật vẫn rất lớn.

Để hiện thực hóa ý tưởng, Trung Quốc cần xây dựng hệ thống đường ray dài hàng kilomet với độ chính xác cực cao, các trung tâm lưu trữ năng lượng quy mô lớn có khả năng giải phóng công suất khổng lồ trong thời gian ngắn, hệ thống điều khiển dẫn đường tiên tiến và các tên lửa đủ sức chịu đựng gia tốc cực mạnh khi được phóng bằng điện từ.

Dù còn ở giai đoạn nghiên cứu, dự án cho thấy Trung Quốc đang tìm cách tạo ra cuộc cách mạng tiếp theo trong ngành phóng không gian, tương tự những gì xe điện đã làm với ngành công nghiệp ô tô.

Theo SCMP