Năm 2035: Thang máy vũ trụ được xây dựng như thế nào?

Thang máy vũ trụ là một dạng phương tiện đề xuất thay thế tên lửa và tàu con thoi để đưa con người vào vũ trụ mà theo các nhà khoa học thì trong khoảng 50 năm nữa nó sẽ rất phổ biến.

>>> Du khách vào vũ trụ bằng thang máy 200km/h

Từ ngày 12/4/1981 – khi chiếc phi thuyền đầu tiên của Colombia bay vào không gian, đã có thêm khoảng 100 phi thuyền nữa được bay vào vũ trụ. Và từ đó theo thống kê thì chi phí để vận chuyển 1kg trọng tải vào vũ trụ là 22.000 USD. Ý tưởng thang máy vũ trụ cũng bắt nguồn từ đây. Dự đoán khi dự án thang máy vũ trụ đi vào hoạt động, chi phí vận chuyển hàng hóa và con người vào vũ trụ sẽ ít hơn 50 – 100 lần. Vậy thật sự thang máy vũ trụ là gì?

Thành phần cơ bản của thang máy vũ trụ bao gồm: Trục cáp (cable) được gắn một đầu xuống Trái Đất. Thường là vùng biển nằm ở trên đường xích đạo. Đầu còn lại được móc vào đối trọng (counterweight) ở ngoài không gian. Ngoài ra còn có thang máy (climber) được gắn vào trục cáp và sẽ có nhiệm vụ vận chuyển người và hàng hóa ra ngoài không gian. Trục cáp dự kiến có chiều dài đến 100.000km tức là cao hơn quỹ đạo của các vệ tinh do thám xung quanh Trái Đất rất nhiều.

Thành phần xương sống của hệ thống trục cáp trong dự án siêu thang máy vũ trụ là hệ thống trục cáp. Không giống như những hệ thống trục cáp trong các công trình thông thường, trục cáp của thang máy vũ trụ dự kiến chỉ… rộng vài cm và mỏng như tờ giấy? Nếu so sánh tương quan chiều dài của siêu thang máy vũ trụ này thì không khác gì một dải lụa có chiều dài hơn cả trăm lần chiều rộng. Khi co lại kích thước của thang máy vũ trụ này lại theo đúng tỉ lệ, nếu chiều dài là 1 mét thì chiều rộng của thang máy vũ trụ chỉ là 10 na nô mét – dày hơn vài lần so với tế bào DNA.

Mô hình thang máy vũ trụ

Vẫn giữ đúng tỉ lệ như vây, nếu chiều dài của thang máy vũ trụ tương đương chiều dài của một sân bóng, thì chiều rộng vẫn chỉ có vài… micro mét – nhỏ hơn cả tế bào hồng cầu trong máu người. Vậy thật ra tờ giấy đấy làm bằng cái gì mà có thể kéo hàng tấn tải trọng từ Trái Đất lên không gian?

Hẳn chúng ta đều biết: Kim cương chính là một trong những vật liệu có độ bền cao nhất thế giới. Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu của thang máy vũ trụ, vật liệu làm trục cáp cho thang máy này cần phải thỏa mãn 3 tiêu chí: Cực bền, cực nhẹ, và cực linh hoạt.

Dựa vào điều này, sau nhiều năm nghiên cứu các nha khoa học cũng tìm ra được một ứng cử viên sáng giá: Vật liệu làm từ ống carbon nano (carbon nanotube). Người anh em song sinh của kim cương này cũng có thành phần cơ bản là các phân tử các bon kết nối với nhau thành dạng ống. Trọng lượng thích hợp, bền hơn 100 lần so với thép, linh hoạt như chất dẻo là những tiêu chuẩn nền tảng cho các chuyên gia tiếp tục nghiên cứu và phát triển trục cáp thang máy vũ trụ.

Minh họa phân tử ống carbon nano – vật liệu xương sống cho dự án thang máy vũ trụ

Bên cạnh việc cắt giảm đáng kể chi phí vận chuyển và chi phí nhiên liệu vận chuyển, sự ra đời của thang máy vũ trụ sẽ mở ra rất nhiều hướng đi mới trong các lĩnh vực viễn thông, quân sự và đặc biệt là khoa học khám phá vũ trụ. Chẳng hạn như việc thiết lập các căn cứ trực tiếp trên sao hỏa, mặt trăng sẽ đi vào dĩ vãng, khi mà trong tương lai chúng ta sẽ sử dụng thang máy vũ trụ như bệ phóng hàng loạt căn cứ di động vào không gian.

Với sự phát triển của dự án vật liệu ống carbon nano, cùng với nhiều dự án tương đồng khác, IAA (International Academy of Astronautics – tạm dịch: học viện du hành vũ trụ quốc tế) dự đoán rằng sẽ có những công trình thang máy đầu tiên đưa con người lên độ cao 1000km so với mặt nước biển vào năm 2025.

Qua đó, dự án thang máy vũ trụ sẽ đi vào hiện thực vào khoảng một thập kỉ sau đó. IAA cũng đưa ra dự đoán rằng thang máy vũ trụ có thể chịu được trọng tải lên đến 20 tấn. Một khi thang máy vũ trụ trở thành bệ phóng đưa con người Trái Đất tiến tới vũ trụ, chắn hẳn trong tương lai gần chúng ta sẽ có thêm nhiều công bố bất ngờ về những thành tựu từ khoa học khám phá vũ trụ. Và biết đâu trong tương lai, chúng ta sẽ có câu trả lời cho câu hỏi ngàn vàng: Liệu chúng ta có đơn độc trong vũ trụ?