Xây thang máy không gian trong tiểu thuyết viễn tưởng

Công ty Công nghệ Không gian Thoth (Canada) vừa được Mỹ cấp bằng sáng chế cho bản mẫu thiết kế thang máy không gian có chiều cao 20 km, lấy ý tưởng từ tiểu thuyết của một nhà văn Anh.

• Hitachi sắp có thang máy nhanh nhất thế giới
• Nhật Bản nghiên cứu chế tạo thang máy vào không gian
• Thang máy hiện đại nhất thế giới

Xây thang máy không gian có chiều cao 20km

Trong lĩnh vực du hành không gian, lên cao 100 km đầu tiên là công việc khó khăn và tốn kém nhất với công nghệ hiện nay. Mọi độ cao lớn hơn 50 km đều yêu cầu tên lửa đẩy, nhưng tên lửa đẩy lại có hiệu suất rất thấp. Nhiên liệu ngoài việc dùng để đưa tàu vũ trụ vào quỹ đạo, còn phải dùng để vận chuyển chính nhiên liệu. Ngoài ra, nhiên liệu còn tiêu tốn vì các vấn đề liên quan đến tầng khí quyển.

Tháp Thothx có chiều cao 20km so với mặt đất. (Ảnh: THOTHX)

Trong thế kỷ 20, các nhà khoa học và kỹ sư đã thử nghiệm rất nhiều cách để vượt qua các khó khăn trên, như phóng tàu vũ trụ ở quỹ đạo để lợi dụng được tốc độ quay của Trái Đất, hay phóng tên lửa từ bóng bay hoặc sử dụng các hệ thống phóng khác nhau. Tuy nhiên, cách hiệu quả nhất (ít nhất là theo tính toán lý thuyết), là sử dụng thang máy không gian.

Ý tưởng này lần đầu tiên được đề cập trong cuốn tiểu thuyết viễn tưởng The Fountains of Paradise của tác giả Arthur C Clarke. Thang máy có thể chở hành khách và hàng hóa từ bề mặt Trái Đất lên quỹ đạo địa tĩnh ở khoảng cách 36.000 km. Chi phí cho một kg hàng hóa vận chuyển bằng thang máy là 220 USD, rẻ hơn rất nhiều so với giá vận chuyển theo phương pháp hiện nay là 25.000 USD. Thang máy không gian cũng có nhiều ưu điểm khác như điểm đặt cố định hay có thể thực hiện nhiều chức năng của một vệ tinh.

Tuy nhiên, thiết kế hiện tại của thang máy đang vượt qua khả năng xây dựng của con người. Nó sẽ cần một cái tháp hoặc một sợi cáp kéo dài tới quỹ đạo địa tĩnh, thêm một sợi cáp dài hàng trăm km nữa nối với một đối trọng có kích thước của một tiểu hành tinh để giúp giữ cân bằng cấu trúc. Vật liệu chế tạo thang máy chịu được sức nặng của chính nó cũng chưa có. Hiện các vật liệu như ống nano carbon, ống nano boron nitride hay sợi kim cương nano đang được nghiên cứu thử nghiệm.

Mẫu thiết kế của Thothx cố gắng tiến gần tới các giới hạn này. Tháp có chiều cao khoảng 20 km, đường kính 230 m. Nó có thể phóng vệ tinh từ sàn gắn với tháp. Tuy 20 km quá nhỏ so với khoảng cách 36.000 km, nó vẫn cao gấp 20 lần so với bất kỳ công trình nhân tạo nào khác, và sẽ giúp tiết kiệm 1/3 chi phí phóng vệ tinh.

Thiết kế phần đáy tháp với hệ thống bánh đà. (Ảnh: Gizmag.com)

Chức năng chính của Thothx là phóng tàu vũ trụ, với đỉnh tháp như một bệ phóng cho các hoạt động cất cánh, hạ cánh, tiếp nhiên liệu và phóng trở lại quỹ đạo. Ngoài ra, tháp còn có thể được sử dụng để nghiên cứu khoa học, truyền thông, du lịch, viễn thám và gắn máy phát điện gió. Những tháp nhỏ, chiều cao từ 25-150 m sẽ được sử dụng cho các mục đích truyền thông và viễn thám.

Thân tháp được làm bằng các bộ phận có thể bơm hơi được gia cố. Phần thành trong tháp sẽ là phần có thể bơm hơi và có một khoảng rỗng để đặt thang máy. Nó cũng được dùng để gắn sàn nâng, ổn áp và các thành phần khác của hệ thống.

Tháp quá cao để có thể giữ bằng dây cáp néo, vì thế công ty đề xuất sử dụng hệ thống bánh đà để tạo cân bằng động. Các bánh đà có thể chống lại sự bẻ cong tháp và giữ nó đứng vững.

Các xe tăng áp cũng sẽ được sử dụng chạy bên trong lõi hoặc bên ngoài các trục như một con nhện cơ khí vì không thể sử dụng cáp. Dây cáp sẽ đứt vì chính sức nặng của nó.