Các nhà nghiên cứu đang tìm cách khắc phục những thách thức công nghệ để biến động cơ plasma nhiệt hạch thành hiện thực.
Florian Neukart, trợ lý giáo sư ở Viện khoa học máy tính cao cấp Leiden (LIACS) ở Đại học Leiden kiêm thành viên hội đồng quản trị Công ty phát triển công nghệ lượng tử Thụy Sĩ Terra Quantum AG cho rằng một trong những công nghệ đang phát triển có thể biến du hành liên thiên hà thành hiện thực là động cơ plasma nhiệt hạch từ (MFPD), Interesting Engineering hôm 8/10 đưa tin. Ví dụ, thiết kế động cơ của Pulsar Fusion có thể đạt tốc độ 804.672km/h.
Mô phỏng động cơ plasma nhiệt hạch từ (MFPD). (Ảnh: Shigemi Numazawa/ Project Daedalus).
MFPD còn gọi là hệ thống đẩy nhiệt hạch, là công nghệ đang được nghiên cứu phát triển cho tiềm năng khám phá không gian và du hành liên hành tinh trong tương lai. Hệ thống đẩy này có mật độ năng lượng và hiệu quả cao hơn hẳn so với tên lửa hóa học thông thường do dựa trên phản ứng nhiệt hạch, cơ chế cung cấp sức mạnh cho Mặt trời và các ngôi sao. Đối với những chuyến thám hiểm tới hành tinh xa xôi hoặc thậm chí du hành liên thiên hà, motor nhiệt hạch có thể đem đến lực đẩy mạnh và nhanh hơn.
MFPD dựa trên phản ứng nhiệt hạch, quá trình kết hợp hạt nhân nguyên tử nhẹ (thường là đồng vị hydro như deuteri và triti) để giải phóng năng lượng khổng lồ. Quá trình này khác với phản ứng phân hạch dùng trong nhà máy điện hạt nhân và bom nguyên tử. Phản ứng nhiệt hạch được dùng để tạo ra plasma di chuyển nhanh và mang năng lượng cao trong MFPD, sản sinh lực đẩy cho phương tiện.
So với động cơ hóa học, hệ thống đẩy nhiệt hạch có nhiều lợi thế như thời gian di chuyển nhanh, tiêu thụ ít nhiên liệu và hiệu quả cao hơn, cho phép du hành ở trong và ngoài hệ Mặt trời.
“MFPD khai thác năng lượng cực lớn từ phản ứng nhiệt hạch, thường liên quan đến đồng vị hydro hoặc heli, tạo ra chất thải là dòng hạt tốc độ cao, qua đó sản sinh lực đẩy theo định luật thứ ba của Newton”, Neukart giải thích. “Plasma từ phản ứng nhiệt hạch bị giới hạn và kiểm soát bởi từ trường. Đồng thời, thiết kế MFPD cũng hướng tới biến đổi một phần năng lượng nhiệt hạch thành điện để duy trì hoạt động của hệ thống trên tàu vũ trụ”.
Tuy nhiên, một khó khăn công nghệ lớn mà giới nghiên cứu cần vượt qua là tạo ra hệ thống lực đẩy nhiệt hạch hoạt động được. Trên tàu vũ trụ, rất khó đạt được và duy trì điều kiện cao cần thiết cho phản ứng nhiệt hạch. Giới nghiên cứu vẫn đang tìm hiểu một số phương pháp kiểm soát plasma từ phản ứng.