Lầu Năm Góc và tham vọng tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng hạt nhân

Mô hình tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng hạt nhân. (Nguồn: NASA)

Mấu chốt của DRACO là lựa chọn hệ thống động cơ đẩy. DARPA cho rằng, động cơ tên lửa điện hóa học hiện tại có những đặc tính không hoàn toàn phù hợp để sử dụng trong chương trình tương lai này.

Thay vào đó, các kỹ sư sẽ lắp ráp động cơ tên lửa hạt nhân (NRM), hay còn gọi là động cơ đẩy nhiệt hạt nhân (NTP), với một mức hiệu suất nhất định sẽ mang lại cho con tàu những đặc tính cần thiết phục vụ sứ mệnh chinh phục vũ trụ.

Năm ngoái, Lầu Năm Góc đã bắt đầu tìm kiếm và ký hợp đồng với các đối tác lớn có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực tên lửa và vũ trụ. Không những vậy, cơ quan này cũng mời gọi các tổ chức nhỏ có năng lực phù hợp tham gia dự án.

Hôm 12/4 vừa qua, DARPA thông báo chương trình DRACO bắt đầu chuyển sang giai đoạn thiết kế và lựa chọn nhà thầu chính. Một số tên tuổi nổi bật trong ngành hàng không vũ trụ General Atomics, Gryphon Technologies, Blue Origins và Lockheed Martin... cũng xác nhận góp mặt và phụ trách các mảng khác nhau của siêu dự án này.

Kế hoạch triển khai

Trước đó, có thông tin cho rằng chương trình DRACO sẽ phân chia thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn sẽ giải quyết các vấn đề riêng. Được biết, giai đoạn đầu hiện đang được triển khai và dự kiến kéo dài 18 tháng.

DARPA cùng thông báo về các giai đoạn tiếp theo của DRACO, đồng thời loại bỏ hoặc cải tiến những chi tiết không cần thiết. Dự kiến đến mùa Thu 2022, bản demo của hệ thống tên lửa và vũ trụ sẽ được hình thành, sau đó triển khai vào năm 2025. Vì yếu tố bảo mật, các nhà phát triển DRACO chưa thể tiết lộ tất cả các khía cạnh kỹ thuật của dự án.

Nhìn chung, kế hoạch sẽ phát triển thành hai hướng chính là Track A và Track B.

Nhiệm vụ chính của Track A là giải quyết các khái niệm, lên ý tưởng về diện mạo chung của hệ thống đẩy dựa trên công nghệ NTP và sự phát triển tiếp theo của bản thiết kế sơ bộ. General Atomics là nhà thầu của Track A, còn các thành phần chính của lò phản ứng sẽ do Gryphon Technologies đảm nhiệm.

Blue Origin và Lockheed Martin sẽ hoạt động song song theo hướng Track B. Nhiệm vụ của hai nhà thầu này là phát triển hai dự án tàu vũ trụ song song. Đầu tiên, một trong hai công ty sẽ đảm nhận việc chế tạo một bản demo hệ thống để thử nghiệm (DS) và trên cơ sở đó, công ty còn lại sẽ phát triển bản thiết kế cho hoạt động chính thức (OS).

Tuy nhiên, các khâu DS và OS không phải là trọng tâm của chương trình, mà là hệ thống đẩy hạt nhân NTP. Điều khó khăn ở chỗ buộc phải tìm ra các công nghệ cần thiết để xây dựng các tính năng theo như bản thiết kế. Bên cạnh đó, DARPA và các nhà thầu sẽ phải giải quyết các vấn đề bảo mật.

Công nghệ gây tranh cãi

Để tàu vũ trụ cất cánh và đi vào quỹ đạo, DRACO sẽ sử dụng tên lửa đẩy hạt nhân kết hợp động cơ tên lửa truyền thống. Công ty Gryphon Technologies đã giới thiệu bản thiết kế động cơ NRP hiện đại dựa trên nguyên lý động cơ khí đẩy. Trong một động cơ như vậy, hydro phải đi vào lõi, nhận nhiệt năng và thoát ra ngoài qua vòi phun, tạo ra lực đẩy.

Động cơ hạt nhân nhỏ gọn và nhẹ hơn nhiều so với động cơ lỏng có cùng chỉ số lực đẩy, và cũng không cần thùng lớn để chứa nhiên liệu và các chất oxy hóa. Việc sử dụng năng lượng nguyên tử cung cấp những lợi thế đáng kể ở mọi khía cạnh. Tuy nhiên, động cơ tên lửa hạt nhân (NRE) rất khó sản xuất và đắt tiền, và việc sử dụng nó có một số hạn chế quan trọng. Một tai nạn với sự phá hủy lõi đe dọa hậu quả nghiêm trọng nhất.

Bất chấp tất cả các lợi ích và biện pháp phòng ngừa đã được tiên liệu, nhiều tranh cãi cho rằng NRE quá nguy hiểm để sử dụng trong bầu khí quyển của trái đất. Do đó con tàu sẽ chỉ có thể phóng động cơ của riêng của nó trong không gian vũ trụ.

Các vấn đề trong tương lai

DARPA và Lầu Năm Góc mong muốn tên lửa DRACO và công nghệ năng lượng nguyên tử sẽ được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ vũ trụ. DRACO sẽ khác với các tàu vũ trụ hiện tại ở tính linh hoạt và hiệu quả sử dụng cao hơn.

Có lẽ, các nhiệm vụ của tàu vũ trụ NRE mới vẫn chưa được xác định mà sẽ nằm ở các giai đoạn tiếp theo của chương trình. Cũng không loại trừ việc Lầu Năm Góc đã có những kế hoạch nghiêm túc nhất cho sự phát triển này, nhưng chưa thấy cần thiết phải công bố.

NASA cũng đang thể hiện sự quan tâm đến các hệ thống sử dụng công nghệ NRE. Chúng có thể hữu ích cho việc khám phá không gian phi quân sự.

Hệ thống giống DRACO được kỳ vọng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các sứ mệnh khoa học như các chuyến bay lên Mặt trăng hoặc sao Hỏa nhanh hơn. Uớc tính, một động cơ hạt nhân sẽ giảm thời gian bay chỉ còn một nửa so với động cơ truyền thống.

Tuy nhiên, còn quá sớm để Lầu Năm Góc và NASA lên kế hoạch sử dụng thực tế một hệ thống tên lửa và vũ trụ đầy hứa hẹn.

Trong những năm tới, DARPA và một nhóm các tổ chức sẽ tập trung vào việc xây dựng cơ sở lý thuyết và công nghệ, cũng như thiết kế các sản phẩm mới.

Nếu không có gì thay đổi thì chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của DRACO sẽ được thực hiện vào năm 2025 - và chỉ đến thời điểm đó, triển vọng thực sự của dự án mới rõ ràng.