Công nghệ mới giúp tàu vũ trụ di chuyển với tốc độ ánh sáng

Các tàu vũ trụ của con người đến thời điểm hiện tại vẫn dùng nhiên liệu để đẩy tàu đi, hoặc lợi dụng tương tác hấp dẫn của các hành tinh để tạo “dòng chảy”. Phương pháp này có một nhược điểm rất lớn đó chính là tốc độ di chuyển của tàu quá chậm, có thể mất đến hàng chục năm mới chạm đến mục tiêu trong vũ trụ.

Các nhà khoa học mới đây đã nghĩ đến ý tưởng tạo những con tàu vũ trụ với kích thước nhỏ, có mặt ngoài như những cánh buồm và được tráng bóng giống đĩa CD. Cấu tạo này giúp tàu vũ trụ được đẩy đi bằng các chùm tia laser và hứa hẹn giúp chúng di chuyển với tốc độ ánh sáng.

Với ý tưởng bắn chùm tia laser từ Trái Đất để tạo lực đẩy, các con tàu vũ trụ mini sẽ có thể du hành vũ trụ với tốc độ ánh sáng. Ảnh: New Scientist.

Theo đó, khi lên kế hoạch gửi tàu thăm dò đến Alpha Centauri, ngôi sao nằm gần Mặt Trời nhất và chỉ cách 4,37 năm ánh sáng , các nhà khoa học đã đặt ra vấn đề làm thế nào để bay đến đó trong thời gian nhanh nhất. Mặc dù là ngôi sao nằm gần chúng ta nhất, nhưng nó cũng có khoảng cách đến 41,2 ngàn tỷ km. Khoảng cách này bằng gấp 276.000 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời.

Nhân loại đã có hai tàu vũ trụ vượt ra khỏi Hệ Mặt Trời là Voyager 1 và Voyager 2. Cả hai được phóng vào thập niên 1970 nhưng mãi đến năm 2012 mới chạm đến rìa của Hệ Mặt Trời. Tàu Voyager hiện tại vẫn tiếp tục di chuyển ở môi trường liên sao. Đặt giả sử hai con tàu vẫn tiếp tục bay tiến thì 75.000 năm sau mới đến được Alpha Centauri.

Ngoài vấn đề trở ngại về kỹ thuật, việc mang theo nhiều nhiên liệu để đảm bảo hoạt động cho tàu cũng khiến nó trở nên nặng nề hơn, từ đó làm giảm chậm tốc độ. Đối với chuyến bay càng xa, nhiên liệu mang theo càng phải nhiều hơn và khiến tốc độ vì thế cũng càng chậm hơn.

Alpha Centauri là hệ sao đôi nằm gần chúng ta nhất với khoảng cách chỉ hơn 4 năm ánh sáng. Ảnh: NASA.

Để thoát khỏi “vòng lẩn quẩn” đó, giới khoa học đã tính đến phương án dùng ánh sáng Mặt Trời làm động lực đẩy cho tàu. Ý tưởng này của Breakthrough Starshot đã giành giải thưởng 100 triệu USD trong một cuộc thi sáng kiến vào năm 2016.

Theo đó, những con tàu được chế tạo theo ý tưởng này sẽ có cấu tạo là những tấm gương có độ phản chiếu lớn, và đặt thẳng hàng với các chùm tia laser nhằm đẩy chúng đi dễ dàng trong vũ trụ. Các con tàu vũ trụ này sẽ có kích thước rất nhỏ nhằm giảm khối lượng và từ đó di chuyển nhanh hơn dưới tác động của ánh sáng.

Dự án Breakthrough Starshot mang tham vọng lớn nhất lịch sử loài người: Chạm đến một ngôi sao khác ở bên ngoài Hệ Mặt Trời. Ảnh: Breakthrough Starshot.

Chỉ với một chùm tia laser xuất phát ban đầu, tàu sẽ đủ sức di chuyển rất xa và thậm chí là vượt vào môi trường liên sao. Tác giả của nghiên cứu là giáo sư và là nhà vật lý quang học Grover Swartzlander tại Học viện Công nghệ Rochester New York cho biết: “Tác động của sự nhiễu xạ ánh sáng là rất lớn nhưng thông thường chúng chỉ được áp dụng vào các việc nhỏ hay đồ dùng hằng ngày.

Trong thiết kế trước, các tấm gương với hình dạng cánh buồm được đặt ở bên ngoài tàu sẽ phản chiếu lại chùm sáng nhằm tạo lực đẩy cho chính mình. Trong thiết kế mới vừa được cải tiến, các tấm gương sẽ không nằm song song với nhau và tạo thành một góc để đảm bảo không có tia laser nào bị lọt đi mất gây lãng phí.”

Trong phòng thí nghiệm khi chế tạo ra con tàu mẫu, các nhà khoa học nhận thấy có nhiều lực cực kỳ nhỏ từ con tàu tự tạo ra đã phản ứng với tia laser. Giới khoa học phân tích rất kỹ và thấy được đó là lực riêng được con tàu tự tạo ra chứ không phải ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài, đặt ra tương lai đầy hứa hẹn cho nó.

Nhà vật lý quang học Grover Swartzlander chia sẻ ý tưởng tạo ra con tàu vũ trụ có thể di chuyển với tốc độ ánh sáng, giúp thu gọn thời gian di chuyển 75.000 năm còn 4 năm. Ảnh: ABC.

“Trong các thử nghiệm trước, chúng tôi cảm thấy rất thất vọng khi những lực đo được hầu hết đều là lực tác động từ môi trường, từ tòa nhà, từ bức tường phòng thí nghiệm hay thậm chí là lực hấp dẫn của Trái Đất. Tuy nhiên, trong bản cải tiến mới, tình trạng này đã được loại bỏ và chúng tôi nhận ra con tàu đã tự tạo được lực đẩy cho chính nó.

Ngoài ra, chúng tôi sẽ sử dụng sự phản quang của các chùm tia laser trên tàu để phát triển thêm hệ thống điều hướng, nhằm giúp tàu có thể tự điều khiển nếu gặp sự cố dẫn đến lệch đường bay quỹ đạo vạch sẵn,” ông Swartzlander cho biết thêm.

Hiện tại con tàu vũ trụ bay với tốc độ ánh sáng vẫn đang được tiến hành thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Đây là một dự án của tỷ phú người Nga với hy vọng con người có thể gửi tàu đến sao Alpha Centauri và thu thập được nhiều dữ liệu về ngôi sao đầu tiên ngoài Mặt Trời và chúng ta biết.