Cánh buồm mặt trời "bẻ cong" ánh sáng để bay trong vũ trụ

Các nhà nghiên cứu đang phát triển thiết kế cánh buồm Mặt trời mới giúp tàu vũ trụ di chuyển trong không gian mà không cần nhiên liệu.

Mô phỏng cánh buồm Mặt trời nhiễu xạ. (Ảnh: MacKenzi Martin).

Một dự án nhằm phát triển cánh buồm Mặt trời tiên tiến đã bước vào giai đoạn cuối cùng trong chương trình nghiên cứu của NASA. Giai đoạn 3 của chương trình Innovative Advanced Concepts (NIAC) sẽ cho phép các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá và phát triển cánh buồm Mặt trời nhiễu xạ trong 2 năm với kinh phí 2 triệu USD. Nguồn kinh phí này sẽ giúp thúc đẩy thiết kế cánh buồm Mặt trời để ứng dụng rộng rãi hơn.

"Khi chúng ta tiến xa hơn vào vũ trụ so với trước đây, chúng ta cần công nghệ vượt trội và tiên tiến để thực hiện nhiệm vụ", giám đốc NASA Bill Nelson cho biết. "Chương trình Innovative Advanced Concepts của NASA giúp đưa những ý tưởng như cánh buồm Mặt trời tới gần thực tế hơn".

Tương tự cánh buồm thông thường trên thuyền sử dụng sức gió để tạo ra chuyển động, cánh buồm Mặt trời hoạt động bằng cách dùng áp suất tạo bởi ánh sáng Mặt trời để di chuyển trong không gian. Khi các hạt photon bật ra từ bề mặt giống chiếc gương, động lượng của chúng đẩy cánh buồm về phía trước mà không cần sử dụng nhiên liệu. Thiết kế cánh buồm Mặt trời khúc xạ hiện nay khá lớn, mỏng và thường bị hạn chế về phương hướng di chuyển. Tuy nhiên, một cánh buồm Mặt trời nhiễu xạ với các ô vuông nhỏ trên tấm phim mỏng có thể nhỏ, linh hoạt và dễ lái hơn.

Ý tưởng về cánh buồm Mặt trời nhiễu xạ được lựa chọn lần đầu tiên cho giai đoạn 1 và 2 của NIAC vào năm 2019. Trong suốt hai giai đoạn đó và thử nghiệm, một nhóm nghiên cứu đã kiểm tra vài vật liệu chế tạo cánh buồm, đồng thời phát triển cách thức định vị và điều khiển cho nhiệm vụ quay quanh cực của Mặt trời. Cả 2 giai đoạn đều có thí nghiệm thời tiết để kiểm tra khả năng tồn tại khi tiếp xúc với tia cực tím. Trong giai đoạn 3, các nhà nghiên cứu sẽ tối ưu hóa vật liệu chế tạo và tiến hành thử nghiệm trên mặt đất để chuẩn bị cho nhiệm vụ bay tới Mặt trời.

Chính phủ Ấn Độ từng phóng những nhiệm vụ hoạt động nhờ cánh buồm Mặt trời nhằm hỗ trợ vệ tinh liên lạc vào năm 1992 và 2003. Cơ quan khám phá vũ trụ Nhật Bản (JAXA) phóng thành công tàu vũ trụ mới IKAROS trang bị cánh buồm Mặt trời vào năm 2010 để nghiên cứu sao Kim và Mặt trời. Từ sau đó, NASA và tổ chức nghiên cứu phi lợi nhuận Planetary Society đều từng phóng thành công tàu trang bị cánh buồm Mặt trời lên quỹ đạo thấp của Trái Đất.

Cập nhật: 30/05/2022 VnExpress