Tàu vũ trụ sử dụng lò phản ứng hạt nhân 500 kilowatt sẽ thực hiện nhiệm vụ kéo dài 50 tháng trong không gian sâu.
Roscosmos, cơ quan vũ trụ của Liên bang Nga, hôm 22/5 thông báo kế hoạch phóng "tàu kéo vũ trụ", tên gọi dành cho tàu vũ trụ vận chuyển phi hành gia hoặc thiết bị từ quỹ đạo này tới quỹ đạo khác, sẽ phóng trong một nhiệm vụ liên hành tinh vào năm 2030. Module năng lượng mang tên Zeus của con tàu được thiết kế để sản sinh đủ năng lượng giúp đẩy khối hàng nặng qua không gian sâu. Về cơ bản, đây là một nhà máy điện hạt nhân di động.
Một số quốc gia đang quan tâm tới công nghệ tương tự để rút ngắn hành trình trong không gian. Hiện nay, tàu vũ trụ dựa vào năng lượng mặt trời hoặc trọng lực để tăng tốc. Nhưng điều đó có nghĩa phi hành gia có thể mất hơn 3 năm để bay khứ hồi tới sao Hỏa. NASA ước tính tàu vũ trụ năng lượng hạt nhân có thể khiến thời gian rút ngắn một năm.
Thiết kế của tàu kéo vũ trụ. (Ảnh: Roscosmos).
Mỹ hy vọng đưa nhà máy hạt nhân, lò phản ứng 10 kilowatt tích hợp trên trạm đổ bộ, lên Mặt trăng sớm nhất vào năm 2027. Tuy nhiên, NASA chỉ mới phóng một lò phản ứng hạt nhân vào không gian trên vệ tinh năm 1965. Robot tự hành Curiosity và Perseverance đều hoạt động nhờ năng lượng hạt nhân nhưng không sử dụng lò phản ứng.
Trong khi đó, Nga đã đưa hơn 30 lò phản ứng vào vũ trụ. Module Zeus sẽ tiến xa hơn thông qua sử dụng lò phản ứng hạt nhân 500 kilowatt để tự đẩy từ hành tinh này tới hành tinh khác, theo Roscosmos.
Theo kế hoạch, đầu tiên, tàu vũ trụ sẽ tiếp cận Mặt trăng, sau đó hướng tới sao Kim, nơi nó có thể sử dụng trọng lực của hành tinh để chuyển hướng tới điểm đến cuối cùng là sao Mộc. Lộ trình đó sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu đẩy. Toàn bộ nhiệm vụ kéo dài 50 tháng (khoảng hơn 4 năm), theo Alexander Bloshenko, giám đốc điều hành phụ trách chương trình dài hạn và khoa học của Roscosmos.
Trong buổi họp báo tại Moskva hôm 22/5, Bloshenko cho biết Roscosmos và Viện Hàn lâm Khoa học Nga đang hợp tác để tính toán hành trình bay cũng như khối lượng có thể mang theo. Nhiệm vụ này có thể là tiền đề cho phương hướng mới của ngành hàng không vũ trụ Nga. Nga đang thiết kế một trạm vũ trụ sử dụng công nghệ năng lượng hạt nhân tương tự.
Phần lớn tàu vũ trụ lấy năng lượng từ vài nguồn như Mặt Trời, bộ pin, hoặc đồng vị phóng xạ. Ví dụ, tàu vũ trụ Juno bay quanh sao Mộc của NASA sử dụng pin mặt trời để tạo ra điện. Năng lượng mặt trời cũng có thể dùng để sạc pin trên tàu vũ trụ, nhưng nguồn năng lượng này yếu đi khi tàu vũ trụ bay ngày càng xa khỏi Mặt Trời. Trong những trường hợp khác, pin lithium có thể giúp cung cấp năng lượng cho các nhiệm vụ ngắn. Chẳng hạn, tàu thăm dò Huygens sử dụng pin để hạ cánh chớp nhoáng trên Mặt trăng sao Thổ, Titan, năm 2005.
Bộ đôi tàu vũ trụ Voyager của NASA sử dụng đồng vị phóng xạ, đôi khi còn gọi là pin hạt nhân, để vượt qua điều kiện khắc nghiệt ở rìa ngoài hệ Mặt Trời và không gian liên sao, nhưng điều đó khác với tích hợp lò phản ứng hạt nhân trên tàu. Lò phản ứng hạt nhân có một số lợi thế. Chúng có thể tồn tại trong những khu vực lạnh, tối của hệ Mặt Trời mà không cần ánh sáng Mặt Trời. Chúng cũng đáng tin cậy trong thời gian dài. Lò phản ứng hạt nhân Zeus được thiết kế để hoạt động 10 - 12 năm. Nhờ đó, chúng có thể đẩy tàu vũ trụ tới hành tinh khác trong thời gian ngắn hơn.
Nhưng năng lượng hạt nhân cũng đi kèm nhiều thách thức. Chỉ có một số loại nhiên liệu như uranium có thể chịu đựng nhiệt độ cực cao của lò phản ứng và có thể không an toàn khi sử dụng. Hồi tháng 12/2020, Mỹ cấm sử dụng uranium đã làm giàu để đẩy phương tiện vào không gian nếu nhiệm vụ có thể tiến hành với nhiên liệu hạt nhân khác hoặc phi hạt nhân.
Các kỹ sư Nga bắt đầu phát triển module Zeus năm 2010 với mục tiêu phóng lên quỹ đạo trong vòng hai thập kỷ. Họ đang trên đà hoàn thành mục tiêu đó. Những kỹ sư bắt đầu sản xuất và thử nghiệm một nguyên mẫu năm 2018. Roscosmos cũng ký hợp đồng trị giá 57,5 triệu USD vào năm ngoái để Arsenal, một công ty thiết kế tại St. Petersburg, phụ trách thiết kế sơ bộ. Công nghệ có thể giúp Nga phát triển trạm vũ trụ mới vào năm 2025.