Nữ tiến sĩ trẻ tạo ra pin vũ trụ chịu lạnh dùng trên sao Hỏa 2 tháng

Dưới sự hướng dẫn của GS Đàm Bằng - học giả ĐH Khoa học & Công nghệ Trung Quốc, nghiên cứu sinh sau Tiến sĩ Tiêu Húc đã phát minh ra pin sao Hỏa. Thành công này không chỉ đánh dấu bước tiến của nhân loại trong hành trình khám phá vũ trụ, còn cung cấp giải pháp lấy năng lượng chưa từng có. Sau nhiều kiểm chứng, cuối cùng nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Science Bulletin, hồi đầu tháng 10.

Trong nghiên cứu này, Tiến sĩ Tiêu Húc đã thể hiện khả năng sáng tạo phi thường, bằng cách thiết kế hệ thống pin trực tiếp lấy khí quyển sao Hỏa làm nhiên liệu hoạt động. Theo đó, sao Hỏa có môi trường khắc nghiệt với bầu khí quyển phức tạp gồm 95,32% carbon dioxide (CO₂), 2,7% nitơ, 1,6% argon, 0,13% oxy và 0,08% carbon monoxide (CO), cùng sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm lên đến 60℃.

Ảnh minh họa. Nguồn ảnh: SCMP

Sự ra đời của pin sao Hỏa không chỉ giảm đáng kể tải trọng của tàu vũ trụ, còn mở ra khả năng khám phá không gian xa và lâu hơn. Điều đặc biệt của loại pin này nằm ở cơ chế chuyển đổi năng lượng hiệu quả và khả năng thích ứng với môi trường vượt trội.

Theo tác giả nghiên cứu, pin sao Hỏa hoạt động như một "người ăn tham", trực tiếp hấp thụ các thành phần trong khí quyển làm "thức ăn", thông qua phản ứng điện hóa phức tạp, biến món quà từ tự nhiên thành điện năng. Khi hết điện, pin tận dụng nguồn năng lượng mặt trời hoặc dùng năng lượng hạt nhân để sạc. Sau khi tự cung cấp năng lượng, pin tiếp tục hoạt động bình thường.

Điểm đặc biệt của pin sao Hỏa là hiệu suất vượt trội, ngay cả khi nhiệt độ cực đoan. Trường hợp 0℃, mật độ năng lượng pin vẫn đạt mức cao 373,9 Wh/kg và chu kỳ sạc - xả là 1.375 giờ. Nghĩa là pin có thể hoạt động ổn định khoảng 2 tháng trên sao Hỏa, đủ nguồn năng lượng cung cấp cho các công cụ nghiên cứu, hệ thống liên lạc và thiết bị duy trì sự sống.

Ngoài ra khi nhiệt độ tăng, khoảng cách điện áp, tốc độ sạc - xả và mật độ công suất pin vẫn giữ ổn định. Để có được kết quả này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng công nghệ chế tạo điện cực tiên tiến và thiết kế cấu trúc pin xếp lớp, nhằm tối đa hóa diện tích tiếp xúc với khí quyển và cải thiện mật độ năng lượng cùng công suất đầu ra.

Cụ thể, kết quả thử nghiệm cho thấy, khi nhóm nghiên cứu tăng kích thước của pin lên 4cm², mật độ năng lượng thể tích của pin đạt mức cao kỷ lục 630 Wh/l và năng lượng riêng là 765 Wh/kg.

Tổng hợp các kết quả thí nghiệm của pin sao Hỏa. Nguồn ảnh: Badiu

Khi được hỏi liệu loại pin này có giống xe tự hành chạy bằng năng lượng mặt trời đang "ngủ đông" trên sao Hỏa sau khi bụi tích không, Tiến sĩ Tiêu Húc khẳng định, bụi bám cũng không ảnh hưởng đến hiệu suất của pin sao Hỏa.

Tương lai, nữ tiến sĩ tiếp tục tập trung phát triển pin sao Hỏa trạng thái rắn để giải quyết vấn đề kỹ thuật liên quan đến sự bay hơi trong môi trường áp suất thấp và khi nhiệt độ dao động. Đồng thời, nhóm nghiên cứu sẽ khám phá thêm việc tích hợp hệ thống quản lý nhiệt và áp suất để xây dựng hệ thống năng lượng đa năng.

Những nỗ lực này của nhóm nghiên cứu không chỉ thúc đẩy sự phát triển vượt bậc của công nghệ năng lượng vũ trụ, còn đặt nền tảng vững chắc cho việc khám phá vũ trụ và hiện thực hóa giấc mơ du hành giữa các vì sao của nhân loại.

Thắm Nguyễn