Kỹ sư MIT thử nghiệm thành công công nghệ “đĩa bay” lơ lửng, dùng được trong khám phá Mặt Trăng và thiên thạch

Một con tàu lơ lửng được trong không gian sẽ tránh được những cái trắc trở của bề mặt gồ ghề.

Các kỹ sư hàng không vũ trụ tại MIT đang thử nghiệm công nghệ concept mới cho một thiết bị lơ lửng được trong không trung, vận hành bằng từ tính tự nhiên phát ra từ Mặt Trăng.

Thiếu vắng một bầu khí quyển, bề mặt Mặt Trăng, hay cũng như bất cứ thiên thể lơ lửng nào, đều có thể sinh ra một từ trường nhờ phơi nắng và tương tác với các plasma tồn tại quanh thiên thể. Trên Mặt Trăng, từ trường bề mặt mạnh tới mức bụi có thể lơ lửng ở độ cao 1 mét; hiện tượng cũng giống với cách từ trường khiến tóc một người có thể dựng đứng.

Các kỹ sư tại nhiều cơ quan hàng không vũ trụ đề xuất khoa học nên tận dụng nguồn điện tích bề mặt tự nhiên này. Một thiết bị sở hữu “cánh” làm từ Mylar, một vật liệu cũng sở hữu các điện tích tương tự với điện tích có trên bề mặt thiên thể không có bầu khí quyển, sẽ có thể lơ lửng khi hai trường điện sẽ đẩy lẫn nhau.

Theo những tính toán trước đây, công nghệ này chỉ có thể ứng dụng được với những thiên thạch nhỏ, bởi lẽ với các thiên thể lớn, lực hấp dẫn của chúng sẽ đủ mạnh để giữ cho thiết bị nằm im tại mặt đất.

Tuy nhiên, thiết bị mới do các nhà khoa học tại MIT đề xuất có thể vận hành linh hoạt hơn trước. Bản vẽ concept (hình trên) của thiết bị cho thấy một vật thể tương tự đĩa bay trong văn hóa đại chúng, sử dụng các tia ion tí hon để vừa cấp năng lượng cho thiết bị, lại vừa tăng điện tích trên bề mặt thiên thể.

Nhờ tia ion, thiết bị có thể sản sinh ra một lực đẩy đủ mạnh xen giữa thiết bị và mặt đất mà không cần quá nhiều năng lượng. Trong thử nghiệm tính khả thi của thiết bị, các nhà nghiên cứu cho thấy việc tia ion có thể làm một thiết bị nặng khoảng 1 kg lơ lửng trên bề mặt Mặt Trăng.

“Chúng tôi nghĩ tới việc sử dụng [thiết bị] giống cách cơ quan vũ trụ Nhật Bản thực hiện sứ mệnh Hayabusa”, Oliver Jia-Richards, tác giả chính của nghiên cứu nêu nhận định. “Một tàu du hành sẽ bay quanh quỹ đạo thiên thể và thả một tàu thăm dò xuống bề mặt. Tương tự, chúng tôi cho rằng các sứ mệnh tương lai cũng có thể đưa tàu đệm từ trường tới bề mặt Mặt Trăng hay các thiên thạch khác”.

Lực có tính ion

Thiết bị của MIT hoạt động dựa trên một loạt các động cơ phóng ion tí hon, có tên “nguồn ion dung dịch tính ion”. Những ống nhỏ được nối với một khoang chứa dung dịch tính ion - là muối nóng chảy đặt trong nhiệt độ phòng. Khi dòng điện chạy qua, dung dịch sẽ mang điện tích, đồng thời phóng các tia ion tạo lực đẩy.

Có trong tay công nghệ, đội nghiên cứu thử nghiệm xem liệu thiết bị có thể lơ lửng trên bề mặt thiên thể nhỏ. Sau khi thất bại với việc tạo lực đẩy đủ lớn, nhóm tính tới việc sử dụng chính điện tích thiết bị tạo ra để tăng cường sức mạnh của điện tích bề mặt thiên thể.

Mô hình toán học cho thấy điều này khả thi: các ống ion chĩa thẳng xuống bề mặt thiên thể sẽ khiến điện tích tự nhiên của thiên thể tăng, và tạo ra lực đẩy đủ mạnh giữ cho một thiết bị nặng khoảng 1 kg lơ lửng ở độ cao 1 cm.

Thực tế tới đâu?

Để đảm bảo thiết bị sẽ hoạt động được trong không gian, các nhà khoa học lắp ráp một thiết bị mẫu nặng khoảng 60 gram, có kích cỡ tương đương lòng bàn tay và đưa nó vào thử nghiệm.

Thiết bị sở hữu 5 ống xả ion, một ống hướng lên và 4 ống hướng xuống dưới, rồi đặt thiết bị trên một bề mặt nhôm đặc biệt được thiết kế để vô hiệu hóa lực hấp dẫn của Trái Đất. Toàn bộ thí nghiệm diễn ra trong môi trường chân không.

Bên dưới bề mặt nhôm là một thiết bị “giảm xóc” làm từ vonfram, được dùng để đo lực đẩy mà thiết bị tạo ra. Dự đoán của mô hình toán học đã chính xác, thiết bị đã có thể lơ lửng được trong thử nghiệm, và không có lý do để nghi ngờ khả năng của nó trên bề mặt Mặt Trăng.

Mô hình “đĩa bay” hiện tại mới chỉ lơ lửng được 1 cm với tàu nặng khoảng 1 kg. Các ống xả ion có thể tạo ra lực lớn hơn với mức năng lượng đầu vào mạnh hơn, tuy nhiên nhóm nghiên cứu khẳng định tàu chưa hoàn thiện, sẽ cần chỉnh sửa nhiều trước khi ứng dụng được.

“Trên lý thuyết, với mô hình tàu tốt hơn, chúng tôi có thể cho tàu lơ lửng ở độ cao lớn hơn nữa”, tác giả Oliver Jia-Richards nhận định. Anh mong muốn thiết bị có thể xuất hiện trên bề mặt Mặt Trăng, các thiên thể trong và ngoài Hệ Mặt Trời.

Một tàu thăm dò không bị ảnh hưởng bởi địa hình sẽ đem lại nhiều lợi ích lắm.