Tàu ngầm robot thám hiểm đại dương ngoài Trái đất

Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ đang thiết kế tàu ngầm robot chuyên hoạt động trong lòng các đại dương cực lạnh và chứa đầy hydrocarbon của mặt trăng Titan thuộc sao Thổ.

Mặt trăng Titan cho đến nay là thiên thể duy nhất trong hệ mặt trời ngoài địa cầu chứa biển chất lỏng trên bề mặt. Khác xa với những đại dương xanh ngắt của trái đất, biển trên Titan chứa hỗn hợp chất lỏng chủ yếu gồm methane và ethane, ở nhiệt độ -184^oC, theo chuyên trang Space.com dẫn kết quả do tàu Cassini của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) thu thập được. Kế hoạch sắp tới là NASA sẽ phóng một tàu ngầm không người lái vào biển lớn nhất của Titan là Kraken Mare, diện tích trải rộng 400.000km².

Một trong các mô hình thiết kế tàu ngầm robot đang được cân nhắc. (ẢNH: NASA GLENN/NIAC).

Sứ mệnh của tàu ngầm là tìm kiếm những manh mối có thể giải tỏa một số nghi vấn đeo đuổi giới khoa học từ lâu, ít nhất là những người chuyên nghiên cứu Titan vào ban đêm. Chẳng hạn, các vùng biển chứa đầy hydrogen của mặt trăng sao Thổ tương tác như thế nào với khí quyển chứa hơn 98% nitrogen? Đó là điều mà Ian Richardson, kỹ sư khoa học ngành vật liệu của Đại học bang Washington (Mỹ), muốn biết. Chuyên gia Richardson là người chịu trách nhiệm kiến tạo mô hình biển dùng cho dự án tàu ngầm trên Titan. Dù các kỹ sư vẫn nghiên cứu các hỗn hợp ethane và methane lạnh dưới dạng khí đốt hóa lỏng (LNG), chưa ai biết được những vùng biển chứa đầy hydrocarbon như trên Titan phản ứng như thế nào trong môi trường khí quyển chủ yếu là nitrogen.

Tại phòng thí nghiệm Đại học bang Washington, chuyên gia Richardson cho xây một khoang áp suất, bơm vào khí nitrogen, đổ khoảng 1 lít ethane và methane lỏng, làm lạnh xuống mức -184^oC. Kế đến, ông nhận chìm một khối hình trụ nhỏ (đóng vai trò là mô hình tàu ngầm) vào bên trong hỗn hợp chất lỏng được mô phỏng theo điều kiện lòng biển Titan. Nhiệt độ và áp suất của “biển” nhân tạo được thay đổi để các nhà nghiên cứu có thể quan sát hoạt động của tàu ngầm ở những độ sâu khác nhau. Mô hình trên cũng có thể bắt chước hỗn hợp hóa chất bên trong những vùng biển của Titan. Nếu toàn bộ đại dương của địa cầu đều chứa nước biển, biển Kraken Mare của Titan lại giàu ethane, còn biển Ligeia Mare lại chứa đầy methane, dù giới khoa học vẫn chưa rõ vì sao.

Cận cảnh vùng cực của mặt trăng Titan. (ẢNH: NASA).

Nếu sứ mệnh được thông qua, tàu ngầm có thể được phóng lên vào giữa những năm 2030 và đến sao Thổ vào cuối thập niên 2030 hoặc đầu thập niên 2040, theo dự đoán của kỹ sư không gian Jason Hartwig đang làm việc cho NASA. Vào thời điểm đó, hệ thống sao Thổ, hiện mất khoảng 29 năm trái đất để hoàn tất vòng quay quanh mặt trời, sẽ gần mặt trời hơn. Nhóm do kỹ sư Hartwig đang nghiên cứu hai thiết kế khác nhau cho tàu ngầm robot. Đầu tiên là tàu ngầm thân thuôn, dài khoảng 6 m, truyền dữ liệu trực tiếp về trái đất. Cái còn lại là tàu ngầm hình tròn tên gọi Titan Turtle, liên lạc với trạm mặt đất thông qua phi thuyền trên quỹ đạo.