Chương cuối bị lãng quên của trinh sát cơ nhanh nhất thế giới SR-71 Blackbird

NASA đã biến SR-71 thành một bệ thử nghiệm bay cho một trong những dự án tên lửa tham vọng nhất của Mỹ. Dù chương trình khi đó thất bại, công nghệ mà SR-71 từng mang trên lưng lại bất ngờ hồi sinh sau hơn 2 thập kỷ tại châu Âu.

Máy bay SR-71 Blackbird. (Ảnh: CC)

Ngày 31/10/1997, một chiếc SR-71 cất cánh từ căn cứ không quân Edwards với diện mạo hoàn toàn khác thường. Trên lưng máy bay là một khoang thử nghiệm dài hơn 12 mét, nặng khoảng 6,5 tấn, khiến Blackbird trông như mang theo cả một chiếc xe buýt nhỏ. Thay vì lao đi ở tốc độ trên Mach 3 như thời kỳ đỉnh cao, chiếc máy bay chỉ bay khoảng Mach 1,2 vì nhiệm vụ lần này không phải trinh sát mà là thử nghiệm công nghệ tên lửa cho chương trình tàu vũ trụ tương lai của NASA.

Dự án mang tên LASRE (Linear Aerospike SR-71 Experiment), được NASA mô tả như một "đường hầm gió bay". Trên thân SR-71 là mô hình thu nhỏ của tàu vũ trụ X-33 cùng tám buồng đốt của động cơ tên lửa aerospike tuyến tính. Mục tiêu là nghiên cứu cách luồng khí nóng từ động cơ tương tác với thân tàu trong điều kiện bay thực tế, điều mà các đường hầm gió dưới mặt đất không thể mô phỏng đầy đủ.

Trong 7 chuyến bay thử nghiệm, tổ hợp SR-71 và mô hình X-33 đạt tốc độ gần Mach 1,8, trong khi hàng loạt cảm biến liên tục ghi lại dữ liệu khí động học phục vụ cho việc phát triển thế hệ tàu vũ trụ mới.

Điểm đặc biệt của dự án nằm ở động cơ aerospike. Không giống động cơ tên lửa truyền thống sử dụng vòi phun hình chuông, aerospike dẫn luồng khí thải dọc theo một "sống lưng" trung tâm và tận dụng chính áp suất không khí bên ngoài để tạo thành thành vòi phun. Về lý thuyết, thiết kế này giúp động cơ duy trì hiệu suất cao ở mọi độ cao, từ mặt đất đến ngoài khí quyển, thay vì chỉ tối ưu ở một độ cao nhất định như các động cơ truyền thống.

Ý tưởng này đã được nghiên cứu từ những năm 1960 nhưng chưa từng được thử nghiệm trên không. X-33 được kỳ vọng sẽ thay đổi điều đó, còn SR-71 chính là bệ thử đầu tiên.

Tuy nhiên, nhiệm vụ này cũng tiềm ẩn rủi ro rất lớn. Khoang thử nghiệm trên lưng SR-71 chứa hydro lỏng và oxy lỏng, hai loại nhiên liệu cực kỳ dễ gây cháy nổ. NASA đã phải trang bị hàng loạt hệ thống an toàn, từ cảm biến phát hiện rò rỉ oxy và hydro, hệ thống bơm khí trơ, cảm biến nhiệt đến hệ thống phun nước khẩn cấp, nhằm đảm bảo chiếc máy bay đủ điều kiện thực hiện chuyến bay có người lái.

Các kỹ sư đã tiến hành nhiều cuộc thử nghiệm mặt đất và cho oxy lỏng lưu thông trong hệ thống khi máy bay đang bay. Thế nhưng, những sự cố rò rỉ oxy lỏng liên tục khiến NASA quyết định hủy bỏ hoàn toàn kế hoạch kích hoạt động cơ tên lửa trên không. Cơ quan này kết luận rằng dữ liệu thu được từ các thử nghiệm mặt đất và các chuyến bay mô phỏng đã đủ để hoàn thành mục tiêu nghiên cứu.

Tháng 11/1998, chương trình LASRE kết thúc. Động cơ tên lửa mà SR-71 mang theo suốt nhiều chuyến bay chưa bao giờ được khai hỏa trên bầu trời. Không lâu sau, chính dự án X-33 cũng đi đến hồi kết. Đây từng là trung tâm trong tham vọng phát triển tàu vũ trụ tái sử dụng hoàn toàn nhằm thay thế tàu con thoi, với mục tiêu giảm mạnh chi phí đưa hàng hóa lên quỹ đạo.

Tháng 11/1999, bồn chứa hydro lỏng bằng vật liệu composite của X-33 bị hỏng trong một cuộc thử nghiệm. Các kỹ sư xác định thiết kế phức tạp của bình chứa khiến nó nặng hơn dự kiến và không đạt yêu cầu kỹ thuật.

Đến ngày 1/3/2001, NASA chính thức dừng tài trợ cho chương trình trị giá khoảng 1,3 tỷ USD. Khi đó, nguyên mẫu X-33 mới hoàn thiện khoảng 85%, dù phần lớn linh kiện và cơ sở hạ tầng phục vụ thử nghiệm đã được xây dựng. Chỉ vài tháng sau khi dự án bị hủy, 22 động cơ aerospike vẫn hoàn thành thành công một cuộc thử nghiệm mặt đất tại Trung tâm Vũ trụ Stennis, nhưng mọi thứ đã quá muộn để cứu chương trình.

Sau đó, công nghệ aerospike gần như biến mất khỏi các chương trình không gian trong suốt hơn hai thập kỷ. Nó được xem là một ý tưởng đầy hứa hẹn nhưng quá phức tạp và tốn kém để đưa vào sử dụng thực tế.

Ngày 29/10/2024, công ty Polaris Spaceplanes của Đức đã cho nguyên mẫu MIRA II dài khoảng 5 mét cất cánh từ Peenemunde, nơi từng khai sinh tên lửa V-2 trong Chiến tranh Thế giới thứ Hai. Khi đang bay trên biển Baltic, chiếc máy bay thử nghiệm đã kích hoạt thành công động cơ aerospike tuyến tính trong khoảng 3 giây trước khi hạ cánh an toàn.

Theo Polaris, đây là lần đầu tiên trong lịch sử một động cơ aerospike tuyến tính được kích hoạt thành công khi đang bay.

Điều đáng chú ý là camera trên khoang cũng ghi nhận hiện tượng rò rỉ oxy lỏng, đúng loại sự cố từng khiến chương trình LASRE của NASA thất bại 26 năm trước. lần này hệ thống vẫn hoạt động bình thường và hoàn thành chuyến bay.

Kể từ đó, Polaris đã thực hiện hàng trăm chuyến bay thử nghiệm với nhiều nguyên mẫu khác nhau. Đầu năm 2025, quân đội Đức cũng ký hợp đồng với công ty để phát triển phương tiện nghiên cứu siêu vượt âm sử dụng chính công nghệ này, đưa aerospike trở thành một phần trong các chương trình quốc phòng mới của châu Âu.

Dù vậy, các chuyên gia lưu ý rằng một lần kích hoạt động cơ trong 3 giây trên nguyên mẫu nặng khoảng 240 kg vẫn còn rất xa, so với mục tiêu vận hành các động cơ cỡ lớn như X-33 từng hướng tới. Những thách thức về trọng lượng, làm mát và khả năng sản xuất hàng loạt vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn.