Video

Bản trích

Du hành vào không gian hiện vẫn còn rất khó khăn

Như việc bạn đi leo núi trên chiếc xe đạp một bánh

đeo ba lô chứa đầy chất nổ

Cực kì chậm; bạn không thể mang nhiều thứ được và bạn có thể chết

Tên lửa cần đạt vận tốc khoảng 40.000km/h để thoát khỏi Trái đất

Để có được tốc độ như trên

phần đa thân tàu được dùng để chứa nhiên liệu

và cái đầu bé xíu để mang tải trọng chính

Như vậy quả là không ổn nếu bạn đang tính tới việc đặt chân lên một hành tinh khác

Vì bạn sẽ cần mang theo nhiều món đồ cồng kềnh để có thể sinh tồn

..hay thậm chí là để quay về nhà.

Vậy, có cách nào để lên vũ trụ với ít nhiên liệu và nhiều tải trọng hơn không?

Kurzgesagt Hợp tác với Brilliant

Thứ giúp ta giải quyết hầu hết các vấn đề về giao thông vận tải trên Trái Đất

được gọi là cơ sở hạ tầng.

Dù là đường nhựa cho xe hơi, cảng cho tàu bè hay đường ray cho xe lửa

thì ta cũng đã khiến việc di chuyển trở nên dễ dàng hơn.

Ta có thể áp dụng phương pháp tương tự cho du hành không gian.

Cơ sở hạ tầng không gian sẽ khiến việc tiến vào quỹ đạo, tới Mặt Trăng, Sao Hoả và xa hơn thế nữa

dễ và rẻ hơn.

Tốt rồi, nhưng cơ sở hạ tầng không gian thực chất là gì?

Không giống chiếc thang máy lên vũ trụ, thứ mà hiện giờ chỉ có trong khoa học viễn tưởng

có một công nghệ đơn giản nhưng đầy hứa hẹn

không đòi hỏi khoa học tối tân, vật liệu thần kỳ hay những khoản đầu tư khổng lồ

và thậm chí đã được thử nghiệm quỹ đạo thành công.

Đó là một sợi cáp, và một vật nặng

được biết đến với tên “Trọng tuyến”.

Ý tưởng này đơn giản tới mức bất ngờ.

Nếu chúng ta đặt những sợi dài hàng trăm

thậm chí hàng ngàn cây số vào không gian

và lấy chúng làm thang cho tàu vũ trụ

để gia tăng độ cao và vận tốc thì sao?

Ý tưởng này được gọi là Skyhook (móc trời).

Nó còn hoạt động hiệu quả hơn nếu ta có thể làm nó xoay.

Một vật đối trọng sẽ giữ một sợi cáp dài nằm đúng vị trí khi nó quay vòng tròn

Một sợi dây quay sẽ giảm tốc độ của đầu dây cho cân xứng với tốc độ mặt đất tại điểm đáy

rồi lại tăng tốc cho nó tại điểm đỉnh, tương tự một cỗ máy ná cao su.

Nghĩa là bạn có thể truyền năng lượng từ sợi dây

và nhận một lực đẩy cực mạnh lúc nhả ra

bằng hai lần vận tốc quay của sợi dây.

Đã có sẵn một loại sợi đặc chế

có thể chịu được áp lực khổng lồ mà Skyhook sẽ phải đối mặt.

Để bảo vệ trước va chạm và những vết cắt từ các mảnh vỡ và thiên thạch

ta có thể đan sợi dây thành một tấm lưới gồm nhiều lớp sợi.

Việc Skyhook bay qua 1 điểm trên quỹ đạo nhiều lần mỗi ngày

sẽ cho phép tàu vũ trụ cỡ nhỏ loại tái sử dụng bắt kịp nó.

Dĩ nhiên việc này không hề đơn giản.

Tại quỹ đạo thấp nhất, đầu sợi dây sẽ lướt qua khí quyển

với vận tốc xấp xỉ 12,000km/h.

Do khí quyển của Trái Đất, ta không thể hạ Skyhook xuống quá thấp

nếu không nó sẽ trở nên cực nóng do ma sát với không khí.

Vậy nên ta sẽ để nó ở độ cao 80-150km, không thể thấp hơn.

Để thích ứng được, ta sẽ cần loại tàu vũ trụ đặc chế có thể tiếp cận “sợi dây”.

Tuy điều đó chẳng dễ dàng gì, nhưng nó vẫn rẻ hơn nhiều

so với phóng một cái lon nhôm cực lớn chứa đầy nhiên liệu tên lửa với vận tốc 40.000km/h.

Bắt được đầu của sợi cáp cũng sẽ là một thử thách lớn.

Ta chỉ có vẻn vẹn 60-90 giây

để tìm một vật nhỏ xíu trên trời đang di chuyển với vận tốc nhanh gấp 12 lần vận tốc âm thanh.

Để đơn giản hóa việc này, phần đỉnh có thể ở dạng dây câu dài 1km

gắn vào một máy bay điều hướng giúp kết nối với tàu vũ trụ.

Làm sao để giữ Skyhook đi đúng quỹ đạo cũng là một thách thức.

Vì sẽ có ngày càng nhiều tàu bám vào nó để được đẩy lên,

chúng sẽ dùng hết phần động năng giúp sợi dây quay đúng hướng.

Nếu ta không làm gì, nó sẽ quay chậm lại và rơi xuống bầu khí quyển.

Và đây, ta có thể loè vũ trụ một chút xíu.

Skyhook là nguồn năng lượng duy trì quỹ đạo.

Nó có khả năng cân bằng lượng tải trọng truyền đến và truyền đi.

Tàu chở người và vật tư từ Trái Đất đến sẽ tiếp năng lượng cho sợi dây,

sợi dây lại tiếp năng lượng đó cho các tàu đang tiến vào vũ trụ.

Bằng cách này, “sợi dây” sẽ không mất đi năng lượng.

Càng dùng nhiều chi phí lại càng rẻ.

Nếu ta vẫn mất năng lượng ở mỗi lần tiếp tế thì có thể khôi phục lại

bằng động cơ điện hoặc hoá chất

để thường xuyên chỉnh lại vị trí của sợi dây.

Một bộ dây trục quanh Trái Đất và một bộ quanh sao Hỏa

sẽ giúp việc di chuyển giữa hai hành tinh trở nên nhanh chóng, đơn giản và ít tốn kém hơn so với tên lửa.

Trục Địa Cầu nằm ở vị trí thấp trong quỹ đạo trái đất để đón hành khách, trọng tải rồi đẩy sang sao Hỏa.

Trục Hoả Tinh sẽ đón nhận và giảm tốc của kiện hàng để nó đáp xuống mặt đất.

Ở hướng ngược lại,

dây trục sẽ đón một phương tiện bay qua khí quyển mỏng của sao Hỏa

với vận tốc chỉ khoảng 1.000km/h, không nhanh hơn máy bay trên Trái Đất là mấy,

và lia nó về hướng Trái Đất để được tiếp nhận và hạ xuống.

Sử dụng dây trục sẽ rút ngắn hành trình giữa hai hành tinh

từ 9 tháng xuống còn 5, thậm chí là 3 tháng,

và giảm được khoảng 84-96% tải trọng tên lửa đi.

Thậm chí người ta còn có thể di chuyển theo cách khá xa xỉ này

vì ta có khả năng đầu tư vào tiện nghi hành khách.

Di chuyển bằng dây trục sẽ là khoang hạng nhất để tới sao Hỏa!

Dây trục Trái Đất và sao Hoả có thể cung cấp một phương tiện nhanh chóng, tiết kiệm chi phí

và khiến du hành không gian trở nên vừa túi tiền hơn.

Nhưng hãy nghĩ xa hơn

Từ quỹ đạo thấp của sao Hoả

sợi dây có thể đẩy tàu vũ trụ qua vành đai thiên thạch.

Tàu đầu tiên được gửi tới thiên thạch mới sẽ cần một tên lửa

giảm tốc cho nó khi nó tới đích.

Những tàu tới sau sẽ gặp một sợi dây sẵn sàng bắt lấy chúng

và gửi chúng về miễn phí.

Tiếp cận thiên thạch với chi phí thấp là yếu tố quan trọng

trong việc khai thác tài nguyên của hệ mặt trời.

Các kim loại quý hiếm và khoáng chất giá trị cao

sẽ được chuyển đến sao Hoả chỉ trong vài tuần

sau khi được tách khỏi thiên thạch.

Đó sẽ là bước đệm lớn cho công cuộc khai phá văn minh liên hành tinh của chúng ta.

Nhưng tại sao lại phải dừng ở đây?

Vệ tinh của sao Hoả đều rất tiện sử dụng.

Không vệ tinh nào trong hệ Mặt Trời lại có quỹ đạo gần hành tinh của nó như vậy.

Phobos nặng đến mức ta không phải lo làm chậm nó lại.

Việc này biến nó thành điểm nối lý tưởng cho những siêu trục dài dưới 6,000km.

Đầu dưới bay ngay sát bề mặt sao Hỏa

và sẽ rất dễ bắt.

Đầu bên trên có thể quăng tàu vũ trụ tới tận sao Mộc và sao Thổ.

Một siêu dây trục tương tự cũng có thể nối phần trong của hệ Mặt Trời gần nhau hơn.

Sao Kim và sao Thủy chỉ cách nhau một quãng quăng dây.

Không như sao Hỏa, chúng tràn đầy năng lượng mặt trời và rất giàu khoáng vật.

Về lâu về dài, không có gì có thể ngăn loài người

xây dựng một mạng lưới di chuyển liên hành tinh không cần nhiên liệu đẩy

đặt trung tâm ở các vệ tinh sao Hỏa.

Dây trục là một giải pháp tương đối rẻ và bền vững

để khiến du hành không gian trở nên vừa túi tiền hơn,

giúp ta dễ dàng tiếp cận để khám phá và khai thác phần còn lại của hệ Mặt Trời.

Từ việc ngày nay ta đã có sẵn công nghệ để xây dựng

chẳng còn lý do nào để trì hoãn thêm nữa.

Một phần của hệ mặt trời đang ở rất xa

nhưng lại cũng có thể rất gần.

Còn một thứ khác rất khó đạt được

mà đáng lẽ không nên khó với như thế, chính là Tri thức

Những người bạn ở Brilliant của chúng tôi có thể gắn kết bạn với một vũ trụ

đầy ắp những ý tưởng táo bạo và khoá học thú vị.

Brilliant là một trang web giúp bạn xử lý những vấn đề khoa học một cách thực tế

bằng những khoá học giải quyết vấn đề thực tiễn

và các bài tập hằng ngày về toán học và suy nghĩ Logic

Mỗi bài học sẽ cho bạn công cụ cần thiết để

tự mình theo dõi các chủ đề phức tạp. Đều là học từ làm

và sử dụng não nhiều hơn là tay

[Thông tin về Brilliant]

Dịch bởi: .hiitshuyy. Duyệt bởi: Lien Vu