Căng buồm trong không gian vũ trụ

Lần đầu tiên người ta đã lái thành công một cánh buồm Mặt Trời trong không gian.

• Leah Crane (New Scientist, 10/08/2019)

Cánh buồm đã giương lên, ánh sáng Mặt Trời tuôn mạnh và chúng ta bắt đầu giong buồm xuyên không gian. Phi thuyền LightSail 2 đã trình diễn thành công việc căng buồm Mặt Trời có điều khiển đầu tiên xung quanh Trái Đất, song chuyến “hải trình” chưa dừng lại ở đó.

Phi thuyền nhỏ này được phát triển bởi Hội Hành tinh học, một nhóm ủng hộ không gian, và được phóng lên bởi tên lửa SpaceX Falcon Heavy vào ngày 25 tháng Sáu. Hôm 31 tháng Bảy, Hội Hành tinh học cho biết các nhà điều hành đã nâng quỹ đạo phi thuyền lên khoảng 1,7 km, hoàn tất sứ mệnh chính của nó là chứng minh cánh buồm Mặt Trời hoạt động được và có thể lái được. Tiền thân của nó, LightSail 1, được phóng lên vào năm 2015, nhưng chỉ xòe được cánh buồm của nó thôi – nó không làm được bất kì thao diễn có điều khiển nào.

Buồm Mặt Trời được đẩy đi bằng ánh sáng Mặt Trời tác động lên những cánh buồm đối xứng, nhẹ cân. Khi các hạt ánh sáng va vào cánh buồm, các photon này truyền một năng lượng nhỏ đẩy cánh buồm về phía trước, giống như gió đẩy buồm đi trên biển.

Các cánh của LightSail 2 chỉ dày 4,5 micro-mét – mỏng hơn một sợi tóc người – và diện tích bề mặt tổng cộng của chúng là 32 mét vuông. Mỗi photon truyền một năng lượng nhỏ xíu sang cánh buồm, nhưng theo thời gian, động lượng cộng gộp lại, làm cho phi thuyền kích cỡ chừng bằng ổ bánh mì, tiếp tục gia tốc.

Buồm ánh sáng là một ý tưởng đã xưa cũ, nó được mơ tới lần đầu tiên bởi nhà thiên văn Johannes Kepler vào năm 1608. Một phi thuyền khác sắp tiếp gót LightSail 2. Sứ mệnh Trinh sát Tiểu hành tinh gần Trái Đất của NASA theo kế hoạch sẽ được phóng lên bằng tên lửa Space Launch System, dự kiến vào năm 2021. Các thành viên sứ mệnh của NASA đang tham khảo ý kiến các kĩ sư LightSail 2 để phát triển và điều hành hệ thống buồm Mặt Trời của riêng họ, nó sẽ đưa một phi thuyền bay qua một tiểu hành tinh lân cận.

LightSail 2 đã chụp bức ảnh này khi nó giương buồm trên quỹ đạo vòng quanh Trái Đất.

Giấc mơ lớn hiện nay của các nhà khoa học là sử dụng buồm ánh sáng đưa chúng ta đến với những hệ Mặt Trời khác. Chúng không mang theo nhiên liệu và không bị hạn chế bởi việc phát khí thải nhanh bao nhiêu giống như các hệ thống đẩy truyền thống, thành ra trên lí thuyết buồm ánh sáng có thể tăng tốc đến một vận tốc thích hợp so với tốc độ ánh sáng để đưa chúng ta đến các vì sao khác nhanh hơn.

Tuy nhiên, điều đó sẽ cần công nghệ tiên tiến hơn so với những gì LightSail 2 vừa trình diễn, từ những cánh buồm lớn hơn cho đến những laser khổng lồ gia tốc chúng hiệu quả hơn so với ánh sáng Mặt Trời.

Cho đến nay, chúng ta chỉ mới tiến được một bước chập chững trên hành trình lâu dài hướng tới việc sử dụng buồm ánh sáng để du hành giữa các sao, theo lời Avi Leob tại Đại học Harvard. Ông là chủ tịch ủy ban cố vấn của dự án Breakthrough Starshot, một sáng kiến hướng tới mục tiêu sử dụng buồm ánh sáng gửi một hạm đội phi thuyền vũ trụ tí hon đến ngôi sao gần hệ Mặt Trời của chúng ta nhất. “Tôi mà có đầu óc thực tế, thì tôi sẽ nói là tối thiểu cần vài thập niên nữa,” Leob nói.

Một phi thuyền như LightSail 2 sẽ có thể đưa chúng ta chu du giữa các hành tinh, nhưng còn có rất nhiều việc phải làm trước khi chúng ta có thể giong buồm đến với các vì sao.

Nguồn: New Scientist