Đối với nhiều người, đến sao Hỏa đã là một ý tưởng điên rồ. Không hiểu họ sẽ nghĩ như thế nào nữa nếu anh chàng người Australia này nói rằng động cơ anh ta chế tạo có thể khiến một con tàu đến sao Hỏa và trở về mà chỉ tốn một bình nhiên liệu.
Ý tưởng tới sao Hỏa chỉ bằng 1 bình nhiên liệu
Cần phải nhấn mạnh đây không phải một câu chuyện đùa, Patrick Neumann, một sinh viên đang làm nghiên cứu sau tốt nghiệp tại Đại học Sydney đã được cấp bằng sáng chế cho mẫu động cơ đẩy ion mà anh chế tạo. Nó đã phá vỡ kỷ lục hiệu suất của động cơ đẩy ion hiện đại nhất mà NASA từng chế tạo.
Patrick Neumann và mẫu động cơ của anh trong phòng thí nghiệm.
Neumann nói rằng ý tưởng về chiếc động cơ đẩy này đã đến với anh khi anh là một sinh viên năm 3 trong chương trình sau đại học. Trong thời điểm đó, anh thực hiện các phép đo tốc độ của các ion titan khi chúng thoát ra khỏi một vòng xung điện. “Các ion titan đã bay với tốc độ lên đến 20km/s và tôi nghĩ rằng tại sao không dùng chúng cho một động cơ đẩy”, Neumann chia sẻ.
Anh đã say sưa khám phá hiện tượng này bằng các nghiên cứu tiếp theo sau đó. Cuối cùng, Neumann tìm ra được tới 11 mẫu nguyên liệu có thể sử dụng để chế tạo động cơ đẩy. Để so sánh, mẫu động cơ tân tiến High Power Electric Propulsion (HiPeP) mà NASA đang nghiên cứu cũng chỉ đạt 9.600 giây xung, một đơn vị đo đánh giá hiệu suất. Trong khi đó, động cơ sử dụng Magie theo thiết kế của Neumann, nó có thể đạt tới con số 14.600. Một số kim loại có hiệu quả thấp hơn tuy nhiên chúng mang lại một lực đấy lớn hơn. Điều đó có nghĩa là con tàu cần thêm nhiều nhiên liệu, tuy nhiên sẽ đến sao Hỏa nhanh hơn.
Anh cũng nhận xét rằng mẫu động cơ của NASA đang sử dụng Xenon, một vật chất khan hiếm trên Trái Đất. Trong khi đó, động cơ của anh có thể biến nhôm, titan hay nhiều trong số các kim loại thông dụng khác thành nhiên liệu. Chính vì vậy, tàu vũ trụ có thể “ăn” một xác vệ tinh trên quỹ đạo để có thêm nhiên liệu cho mình. Điều này vừa làm sạch rác vũ trụ lại vừa có thể tăng lượng dự trữ cho động cơ.
Mặc dù rất hứa hẹn, động cơ của Neumann sẽ vẫn có những nhược điểm của một động cơ hoạt động trên nguyên lý đẩy ion. Chúng tạo ra lực đẩy bằng cách gia tốc các ion và phóng chúng ra để thu phản lực. Những động cơ này chỉ thích hợp sử dụng trong chân không. Để tiếp cận các hành tinh hay đơn giản như Mặt Trăng, chúng ta vẫn cần đến những tên lửa đẩy.
Sơ đồ cấu tạo động cơ đẩy ion của Neumann.
Tuy nhiên, Neumann nói rằng động cơ của anh vẫn có thể sử dụng để tiếp cận các đối tượng có trọng lực thấp như mặt trăng Phobos hay Deinos của sao Hỏa. “Tôi đã tính rằng 20kg Magie có thể đẩy được một con tàu 100kg tới sao Hỏa và quay trở lại. Khoảng thời gian bay sẽ là 3 đến 5 năm. 100kg có thể tiêu tốn cho các thiết bị khác như pin mặt trời và thiết bị liên lạc, tuy nhiên sẽ còn lại ít nhất 20kg tải trọng cho hàng hóa”.
Vì động cơ sử dụng kim loại để làm nhiên liệu, sẽ là không nói quá khi nó có thể chỉ rời Trái Đất với một bình nhiên liệu mà vẫn có thể quay về. Neumann đề xuất các giải pháp như con tàu sẽ thu thập rác vũ trụ để tái sử dụng cho nhiên liệu. Một phương pháp khác là có thể thiết lập những trạm tiếp nhiên liệu sẵn ở hai mặt trăng Phobos và Deimos của sao Hỏa.
Neumann cho biết các thí nghiệm tiền đề cho chiếc động cơ đã được thực hiện vào những năm 1920. Tuy nhiên, dường như người ta đã bỏ quên chúng từ đó. Công trình của anh đã tăng gấp đôi dòng điện cung cấp cho thí nghiệm, điều mà chưa ai từng làm được. Ngay lúc này, để chế tạo một động cơ đến sao Hỏa còn là một quá trình dài. Tuy nhiên trước mắt, nghiên cứu của Neumann có thể trở thành ứng dụng tuyệt vời tích hợp cho các vệ tinh trong quỹ đạo Trái Đất.