Thử nghiệm cách đưa tàu lên quỹ đạo Trái Đất mà không cần tên lửa đẩy

[miro1510]

Thay vì tiêu tốn một lượng lớn nhiên liệu để đưa tàu không gian vào quỹ đạo Trái Đất, cách tiếp cận của SpinLaunch hướng đến một giải pháp hiệu quả hơn để đưa tải trọng vào vũ trụ.

Các động cơ tên lửa đang trở thành cách thức duy nhất để đưa các tàu vũ trụ bay vào không gian và để đi được xa hơn ra ngoài Trái Đất, cách duy nhất là nỗ lực xây dựng nên các tên lửa đẩy ngày càng lớn hơn. Thế nhưng một startup đang muốn thay đổi hoàn toàn cách thức phóng tên lửa nhỏ dựa trên một nguyên tắc vật lý đơn giản – lực ly tâm.

Ý tưởng của SpinLaunch khá đơn giản, đến mức tưởng chừng như viễn tưởng. Giống như môn thể thao ném tạ xích, viên đạn phóng sẽ được một máy quay ly tâm quay tròn trong một khoang chân không tới tốc độ âm thanh trước khi được thả ra để bay vào bầu khí quyển – và cuối cùng là vào không gian.

Chuyển bay thử nghiệm đầu tiên của hệ thống này – còn được gọi là máy gia tốc dưới quỹ đạo – diễn ra ở sân bay vũ trụ Spaceport American ở New Mexico vào 22 tháng Mười vừa qua. Cánh tay quay trong buồng chân không của hệ thống này đã quăng viên đạn phóng với tốc độ cao vào bầu khí quyển "chỉ trong chưa đầy một phần nghìn giây" mà không gặp phải cản trở nào. Một trục quay đối trọng theo hướng ngược lại giúp ngăn hệ thống trở nên mất cân bằng.

Hệ thống thử nghiệm này chỉ là một phiên bản thu nhỏ với kích thước bằng 1/3 so với dự định của SpinLaunch. Mặc dù vậy, nó đã cao tới hơn 90m. Trong khi viên đạn phóng thử nghiệm chỉ có chiều dài khoảng 3m và đã được tăng tốc đến "hàng nghìn km/h" – nhưng nó mới chỉ sử dụng khoảng 20% công suất của máy gia tốc này.

SpinLaunch cho biết, thử nghiệm này như một cách xác nhận tính thực tế của ý tưởng cũng như các điều kiện khí động học và cơ chế nhả viên đạn phóng khi đạt tốc độ cần thiết. Dù chỉ là bài thử nghiệm, viên đạn phóng cũng đạt tới độ cao "hàng chục ngàn feet" (10.000 feet tương đương với 3km).

Không chỉ vậy, viên đạn phóng này cũng được thu hồi lại sau chuyến bay, giúp nó có thể được tái sử dụng trong những lần phóng tiếp theo. Tuy vậy, vẫn chưa rõ làm thế nào SpinLaunch thu hồi được viên đạn này – đặc biệt là khi clip mô phỏng ý tưởng cho thấy, viên đạn sẽ được tách ra làm hai phần để đưa tàu phóng thoát ra ngoài.

Hình vẽ mô phỏng cấu tạo và thiết kế của viên đạn phóng từ hệ thống của SpinLaunch

Trong chuyến bay thử nghiệm nói trên, viên đạn không chứa động cơ tên lửa bên trong, nhưng trong tương lai, SpinLaunch có kế hoạch bổ sung thêm động cơ tên lửa bên trong và sử dụng nó để cho các chuyến bay hướng tới quỹ đạo. Trong phiên bản này, tên lửa đẩy sẽ chỉ khởi động sau khi nó thoát khỏi viên đạn phóng.

Hiện tại, SpinLaunch đã lên kế hoạch thực hiện 30 chuyến phóng ra ngoài quỹ đạo trong vòng từ 6 đến 8 tháng tới.

Các tên lửa truyền thống thường sử dụng những tên lửa đẩy cỡ lớn, với nhiều động cơ khác nhau để cất cánh. Điều đó có nghĩa là phần lớn khối lượng của tên lửa khi cất cánh là nhiêu liệu và chỉ một phần nhỏ trong toàn bộ lượng nhiên liệu này dành cho tải trọng chuyên chở của tên lửa. Cách tiếp cận của SpinLaunch giúp cải thiện mức độ hiệu quả sử dụng năng lượng, giúp giảm đáng kể kích thước tên lửa cũng như mức độ phức tạp và chi phí của chúng.

Theo SpinLaunch, thiết kế của họ giúp các thiết bị bay lên quỹ đạo với tải trọng đến 200kg, tương đương các vệ tinh nhỏ ngày nay. Trong khi đây là giới hạn của hệ thống này, các hệ thống phóng tên lửa truyền thống có thể mang đến hàng tấn tải trọng ra ngoài quỹ đạo Trái Đất.

Tuy vậy, hệ thống này vẫn rất phù hợp với các hệ thống vệ tinh nhỏ, đặc biệt từ các cơ quan quân sự Mỹ, vốn đang có nhu cầu rất lớn với việc phóng các vệ tinh nhỏ. Công ty cho biết, vào năm 2019, họ đã ký được một hợp đồng với bộ phận Defense Innovation Unit thuộc Bộ Quốc Phòng Mỹ.