Kế hoạch đưa tên lửa hạt nhân lên Mặt trăng và Sao Hỏa của NASA

Ngay ở chốn này, một góc kín đáo của Trung tâm bay vũ trụ Marshall của NASA, cả quân đội Mỹ và NASA cùng bắt tay nhau tham gia vào các thử nghiệm quan trọng nhằm phát triển ra loại tên lửa Redstone.

Năm 1958, chính loại tên lửa này đã trở thành thứ đầu tiên để kích nổ một loại vũ khí hạt nhân; 3 năm sau đó, tên lửa Redstone đã mang người Mỹ đầu tiên bay lên vũ trụ. Lần này các kỹ sư NASA muốn tạo ra một thứ gì đó đơn giản càng tốt: một động cơ tên lửa được nạp năng lượng bằng phân hạch hạt nhân.

Một động cơ tên lửa hạt nhân sẽ hoạt động gấp 2 lần so với các động cơ hóa học dùng cho các loại tên lửa ngày hôm nay. Song bất chấp sự đơn giản về mặt khái niệm, các lò phản ứng phân hạch quy mô nhỏ đang thách thức công tác xây dựng và rủi ro để hoạt động bởi chúng tạo ra nhiều chất thải độc hại. Du hành không gian đủ nguy hiểm chưa kể đến nỗi lo về tan chảy hạt nhân.

Các lò phản ứng hạt nhân có thể dùng để duy trì cuộc sống của con người trên các hành tinh khác nhau, và giảm ½ thời gian bay tới sao Hỏa. Ảnh nguồn: NASA.

Tại trung tâm của chương trình tên lửa hạt nhân của NASA, ông Bill Emrich, người vừa viết cuốn sách về lực đẩy hạt nhân quả quyết: Có thể dùng lực đẩy hóa học đưa tên lửa lên sao Hỏa song xem ra thực sự khó khăn. Bay xa hơn Mặt trăng chỉ dùng lực đẩy hạt nhân là tốt nhất".

Ngay từ đầu thập niên 1990, ông Bill Emrich đã nghiên cứu về lực đẩy hạt nhân, nhưng công việc khi đó khá cấp bách. Mặc dù chúng ta không cần động cơ hạt nhân để lên Mặt trăng, nhưng nó sẽ là một thử nghiệm vô giá về công nghệ, chắc chắn nó sẽ được dùng cho bất kỳ sứ mạng phi hành đoàn nào đến sao Hỏa.

Có một điều rõ ràng là: động cơ hạt nhân đã đưa tên lửa vào hẳn quỹ đạo. Nó cũng tiềm ẩn rủi ro: nếu tên lửa có một lò phản ứng hạt nhân đang nóng và sẽ nổ tung trên bệ khởi động thì nó sẽ chấm dứt hoạt động bằng một thảm họa với quy mô cỡ Chernobyl. Thay vào đó, một tên lửa chạy bằng lực đẩy hóa học thông thường sẽ đưa tàu bay chạy bằng hạt nhân lên quỹ đạo, sau đó sẽ làm kích hoạt lò phản ứng hạt nhân của tàu.

Một lượng năng lượng khổng lồ được sản sinh ra bởi các lò phản ứng có thể dùng cho các khu định cư mới của con người trên các hành tinh khác nhau, và chúng cũng giúp cắt giảm thời gian bay đến sao Hỏa chỉ còn một nửa.

Máy mô phỏng tên lửa hạt nhân của NASA, NTREES, đang thử nghiệm với các vật liệu mà có thể chịu được nhiệt nóng. Ảnh nguồn: NASA.

Hồi thập niên 1960, chính phủ Mỹ đã phát triển ra động cơ của vài lò phản ứng hạt nhân và đã tạo ra lực đẩy hiệu quả cao hơn so với các loại động cơ tên lửa hóa học thông thường. Đầu thập niên 1980, NASA bắt đầu lên kế hoạch xây dựng trạm mặt trăng cố định và sứ mạng đưa phi hành đoàn đầu tiên lên Hỏa tinh.

Nhưng cũng như rất nhiều dự án của NASA, các động cơ tên lửa hạt nhân nhanh chóng hết được ưa chuộng và cơ quan này cũng ngừng hoạt động dự án đó. Cũng còn quá nhiều rào cản kỹ thuật.

Suốt một thập niên qua, Bill Emrich cùng một tốp các kỹ sư đang tìm cách mô phỏng những điều kiện khắc nghiệt khác nhau bên trong một động cơ tên lửa hạt nhân ngay tại Trung tâm bay vũ trụ Marshall. Thay vì kích hoạt phản ứng phân hạch, họ đã sử dụng một lượng điện lớn (đủ đáp ứng các nhu cầu điện của vài trăm hộ gia đình trung bình Mỹ) nhằm làm nóng tế bào nhiên liệu lên tới nhiệt độ vài ngàn độ C.

"Quang cảnh hệt như trong một cái lò vi sóng lớn vậy", ông Emrich ví von. Dự án này được gọi tên là NTREES (viết tắt của Máy mô phỏng điều kiện môi trường cho tên lửa nhiệt hạt nhân. Bill Emrich và các cộng sự sẽ sử dụng căn phòng lớn của máy mô phỏng để nghiên cứu rằng làm thế nào mà các vật liệu tương tác để đạt nhiệt độ tối đa mà không tốn kém hoặc gây ra nguy hiểm của một động cơ hạt nhân đầy đủ như khi NASA đã thực hiện vào thập niên 1960.

Vài năm sau khi ra đời NTREES, NASA đã mở rộng nó thành một chương trình lớn hơn nhằm nghiên cứu về cách mà động cơ hạt nhân có thể tích hợp với Hệ thống phóng vũ trụ (SLS - thế hệ tên lửa lực nâng mạnh kế tiếp của NASA). Các chương trình sơ khai đã đặt nền móng cho động cơ tên lửa hạt nhân; bước kế tiếp của NASA là phát triển ra phần cứng cần để biến động cơ từ lý thuyết sang thực tiễn.

Năm 2017, NASA đã trao giải thưởng thời hạn 3 năm bằng một hợp đồng trị giá 19 triệu USD cho BWX Tenologies để phát triển ra các thành phần nhiên liệu và lò phản ứng cần thiết cho một động cơ hạt nhân. Năm 2018, Quốc hội Mỹ đã rót 100 triệu USD trong khoản ngân sách của NASA nhằm phát triển ra các công nghệ lực đẩy hạt nhân. Đến năm 2019, BWX Technologies còn được Quốc hội ưu ái hơn khi rót hẳn 125 triệu USD cho lực đẩy hạt nhân.

Tháng 8 - 2019, Nhà Trắng đã ban hành một bản ghi nhớ nhằm trao trọng trách cho NASA phải phát triển các nghị định thư an toàn cho việc vận hành những lò phản ứng hạt nhân trong vũ trụ. Một khi NASA thông qua các nghị định thư này thì giai đoạn khởi động chuyến bay đầu tiên có động cơ hạt nhân sớm nhất sẽ là năm 2024.

Nguyễn Thanh Hải (tổng hợp)