So sánh kích thước tên lửa vũ trụ năm 2024

Tên lửa Ouroboros-3 có khả năng tạo ra cuộc cách mạng về xử lý rác không gian nhờ cơ chế hoạt động đặc biệt (Ảnh: Đại học Glasgow).

Trong bối cảnh rác vũ trụ đang tràn ngập trên quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất bởi ngày càng có nhiều cuộc phóng tên lửa vào vũ trụ, thì việc giải bài toán nhức nhối này là điều không dễ dàng.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Glasgow (Scotland) đã tìm ra giải pháp liên quan đến việc sử dụng chính tên lửa để làm nhiên liệu cho quá trình phóng.

Cụ thể, đây là nguyên mẫu tên lửa Ouroboros-3 - vốn được đặt theo một con quái vật mình rắn trong truyền thuyết Ai Cập có thể ăn đuôi của chính nó.

Trong video thử nghiệm, có thể thấy tên lửa Ouroboros-3 bị thu nhỏ chiều dài do thân của nó bị đốt cháy trong quá trình phóng mô phỏng.

Tên lửa sử dụng nhiên liệu đẩy chính bao gồm oxy và propan lỏng. Nhưng sự đột phá nằm ở lớp bọc tên làm bằng ống nhựa polyetylen của Ouroboros-3. Lớp vỏ này sẽ cháy trong quá trình tên lửa hoạt động, từ đó bổ sung thêm lực đẩy.

Trong các lần bắn thử nghiệm, Ouroboros-3 tạo ra lực đẩy lên tới 100 newton. Kết quả này được xem là bước nền tảng quan trọng trên con đường phát triển một động cơ tên lửa tự hủy với đầy đủ chức năng.

So sánh kích thước tên lửa thử nghiệm Ouroboros-3 trước (trên) và sau quá trình đốt cháy (Ảnh: Đại học Glasgow).

Các nhà khoa học tin rằng nếu công nghệ này được áp dụng, khi tên lửa hoàn tất các giai đoạn đốt cháy, nó sẽ giảm đáng kể kích thước và khối lượng, thậm chí là tiêu biến hoàn toàn sau khi hoàn thành nhiệm vụ của mình.

Đây là điều đặc biệt ý nghĩa, bởi tên lửa thông thường ngày nay thường lưu trữ nhiên liệu ở các giai đoạn riêng biệt, và sẽ đẩy các buồng chứa ra sau khi cạn kiệt. Rốt cuộc, chúng sẽ lại trở thành một mảnh rác vũ trụ trên quỹ đạo.

Sự trỗi dậy của ngành công nghiệp vũ trụ thương mại là nguyên nhân chính dẫn đến làn sóng này, song nó cũng đặt ra mối lo ngại ngày càng tăng về rác trong không gian. Chúng vốn tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, bao gồm nguy cơ va chạm với tàu vũ trụ khác hoặc rơi xuống Trái Đất.

Mới đây, các nhà khoa học của NASA đã tìm thấy chất gây ô nhiễm - cụ thể là các hợp chất hóa học được pha loãng, nằm trong lớp không khí mỏng, nguyên sơ, ở tầng bình lưu, cách Trái Đất khoảng 50 km.

Các thành phần bên trong "mớ rác" hỗn độn này là lithium, nhôm, đồng và chì. Đây đều là những vật liệu có bên trong tàu vũ trụ, tên lửa, tàu thăm dò... được phóng lên bầu khí quyển, rồi tự hủy thông qua quá trình trở lại bề mặt.

Trong số này, có những hợp chất đặc biệt nguy hiểm, như oxit nhôm, sản phẩm của quá trình đốt cháy hợp kim gốc nhôm, được biết đến với khả năng phá hủy tầng ozone.

Trước đó, các thống kê cũng cho thấy số lượng vệ tinh và xác tên lửa quay quanh Trái Đất đã tăng theo cấp số nhân trong những năm gần đây. Vào năm 2023, ước tính có khoảng 9,1 tỉ tấn rác trôi dạt ngoài không gian. Con số có thể lên đến 15,1 tỉ tấn vào năm 2050.

Dự án nghiên cứu tên lửa này được đặt tên là "Rồng biển". Tên lửa Rồng biển sử dụng nhiên liệu lỏng với hai tầng đẩy khổng lồ. Kích thước của nó thì cũng thật "khủng khiếp" với đường kính thân tới 22,5m, cao 150m.

Rồng biển là ý tưởng của một kỹ sư tên lửa kiêm đại úy hải quân Mỹ Robert Truax thiết kế vào năm 1962 tức 7 năm trước khi tàu Apollo 11 đưa con người lần đầu tới Mặt trăng. Truax lập luận về thiết kế của mình rằng đây là một tên lửa đẩy vũ trụ khổng lồ nhưng giá rẻ.

Tên lửa Rồng biển sẽ được thả xuống đại dương để phóng vào vũ trụ.

Thực vậy, Truax định sử dụng vật liệu chính là thép chứ không phải hợp kim nhôm đắt tiền như các dự án khác. Tên lửa này sẽ được đóng tại các xưởng đóng tàu ngầm nơi có những dây chuyền sẵn có để hoàn thiện nó. Rồng biển dùng động cơ nhiên liệu lỏng RP-1 ở tầng đẩy đầu tiên cho công suất thiết kế (360 MN) tầng đẩy thứ hai dùng động cơ nhỏ hơn công suất 60 MN.

Theo dự án tên lửa được hoàn thiện ở xưởng đóng tàu.

Với kích thước khổng lồ như thế Rồng biển cũng cần một bệ phóng tương ứng và ý tưởng đột phá của Truax là dùng chính đại dương làm bệ phóng. Cụ thể sẽ vận chuyển tên lửa ra vùng biển gần xích đạo rồi thả xuống, những bộ neo gắn ở tầng 1 sẽ giúp tầng chở hàng nổi trên mặt nước để người ta lắp tàu vũ trụ hoặc vệ tinh... Sau khi các công đoạn chuẩn bị đã xong người ta ngắt đồng loạt các neo ra rồi kích hoạt tên lửa. Vụ phóng được thực hiện tương tự kỹ thuật phóng tên lửa hạt nhân từ tàu ngầm.

Tên lửa của Truax có thể đưa được một trọng tải khoảng 550 tấn tức là tương đương một trạm không gian lên quỹ đạo Trái Đất nhưng với chi phí chỉ khoảng 59 đến 600 USD / kg là một lợi thế của dự án này.

Kích thước khổng lồ của Rồng biển so với đối thủ Saturn V. NASA đã chọn Saturn V cho chương trình chinh phục mặt trăng.

Tuy nhiên do áp lực ngân sách NASA bất ngờ đóng cửa dự án này chuyển sang đầu tư cho loại tên lửa Saturn V (sao mộc) có kích thước nhỏ bé hơn nhưng đã thành công khi đưa tàu vũ trụ Apollo 11 đổ bộ lên Mặt Trăng.

Sau gần 50 năm nhưng dự án chế tạo tên lửa Rồng biển dường như đang được hồi sinh khi công ty Truax cho biết họ đang phát triển một mẫu tên lửa phục vụ cho mục đích thương mại.