Cẩm nang, Về thang máy

THANG MÁY VŨ TRỤ: KHOA HỌC VIỄN TƯỞNG HAY TƯƠNG LAI CỦA LOÀI NGƯỜI

03/10/2022

Bay ra ngoài không gian là một việc vô cùng khó khăn. Chúng ta luôn muốn có 1 cách dễ dàng và ít tốn kém để có thể ngắm trái đất từ ngoài vũ trụ. Hiện giờ, cách duy nhất là trở thành một phi hành gia hoặc một tỉ phú đô la. Nhưng đã có một ý tưởng để biến việc đó trở nên khả thi và cũng chính là điểm khởi đầu của công cuộc khám phá vũ trụ. Đó chính là thang máy vũ trụ.

Chính xác thì thang máy vũ trụ hoạt động như thế nào?

Để hiểu được thang máy vũ trụ sẽ đưa chúng ta lên vũ trụ như thế nào, đầu tiên ta phải hiểu quỹ đạo là gì. Nếu như trên trái đất, bạn ném một quả bóng, nó sẽ bay theo hình vòng cung, rồi rơi xuống đất. Trong vũ trụ, trọng lực cũng làm cho bạn di chuyển giống quả bóng, nhưng nếu bạn di chuyển sang ngang, độ cong của trái đất làm mặt đất cách xa bạn hơn bằng với trọng lực kéo bạn xuống. Vậy nên để đi vào quỹ đạo, tên lửa phải bay lên trên và sang ngang rất nhanh.

Ngược lại, thang máy vũ trụ tận dụng sự quay của trái đất để vận chuyển hàng hóa một cách nhanh chóng. So với tên lửa, hàng hóa đặt trên thang máy vũ trụ, ta chỉ cần cung cấp năng lượng để đưa hàng hóa đi lên thang máy. Chuyển động ngang đã được sự quay của trái đất cung cấp. Và không nghi ngờ gì về việc thang máy vũ trụ sẽ là công trình nhân tạo đồ sộ và đắt nhất từ trước đến nay.

Không gian vũ trụ còn nhiều điều chưa khám phá

Không gian vũ trụ còn nhiều điều chưa khám phá

Nhưng như thế có đáng không?

Cái gì cũng có cái giá của nó. Tên lửa tiêu thụ một lượng lớn nguyên liệu chỉ để vận chuyển một lượng nhỏ hàng hóa. Với giá cả hiện tại, đưa một cân hàng lên vũ trụ ngốn tầm 20,000 đô la (467.200.000 VNĐ) tức là 1,3 triệu đô la cho mỗi người, 40 triệu đô la cho ô tô của bạn, hàng tỉ đô cho trạm vũ trụ quốc tế ISS. Mức giá khổng lồ là một trong những hạn chế lớn của các chuyến bay lên vũ trụ. Kể cả với công nghệ tiên tiến hiện nay, vé máy bay chẳng là gì so với một chuyến lên vũ trụ cả.

Nhưng thang máy vũ trụ sẽ giải quyết vấn đề này. Sau khi được xây dựng xong, giá của một cân hàng hóa sẽ giảm chỉ còn 200 đô la. Nếu một chiếc thang máy vũ tụ rẻ khoảng 20 tỉ đô la được xây dựng, thì chúng ta sẽ được hoàn vốn chỉ sau khi vận chuyển 1 triệu tấn khối lượng của 2 trạm vũ trụ quốc tế.

Đọc thêm: 3 nguyên nhân gây ra sự cố thường gặp ở thang máy gia đình

Thang máy vũ trụ ngoài đời thật nhìn như thế nào?

Nó gồm 4 bộ phận chính: dây cáp, mỏ neo, đối trọng và buồng vận chuyển. Phần vận chuyển của thang máy vũ trụ là phần dây cáp và buồng vận chuyển. Được kéo dài từ bề mặt trái đất ra ngoài không gian, buồng vận chuyển sẽ giống như buồng thang máy thông thường, đi lên đi xuống theo dây cáp.

Ở phần móng sẽ là mỏ neo, gắn dây cáp với trái đất cùng với một bến đỗ. Ở đầu còn lại là đối trọng, giúp giữ dây cáp. Dây cáp được kéo căng và được giữ ở phía trên bằng sức căng từ đối trọng. Nằm cách mặt đất 36.000 km, đối trọng cũng có thể trở thành một trạm vũ trụ, một trạm phóng cho các phi vụ ngoài không gian.

Thang máy vũ trụ trong tương lai sẽ như thế nào?

Thang máy vũ trụ trong tương lai sẽ như thế nào?

Chúng ta có thể thực sự xây một cái thang máy như vậy không?

Không thể nói trước được điều gì. Thử thách lớn nhất chính là phần cáp, nó phải nhẹ, giá cả phải chăng và chắc chắn hơn bất kì vật liệu nào loài người từng sản xuất. Có rất nhiều vật liệu tiềm năng như graphen hay sợi kim cương nano nhưng chúng có khi vẫn chưa đủ bền. Và bên cạnh độ bền thì sợi cáp phải có khả năng chịu sự ăn mòn, bức xạ vũ trụ và những va chạm nhỏ li ti từ những thiên thạch và rác vũ trụ. Ngoài ra, phải mất vài ngày để leo lên thang máy.

Vậy chúng ta cung cấp năng lượng cho buồng vận chuyển thế nào? Cần rất nhiều năng lượng để đi lên, chúng ta cần lò phản ứng hạt nhân cho buồng thang máy không? Hay chúng ta truyền năng lượng bằng cách bắn tia laze siêu năng lượng? Và lấy đâu ra đủ nguyên liệu để làm một sợi cáp dài 36,000km? Chúng ta sẽ xây dựng dưới trái đất rồi phóng lên vũ trụ? Hay là làm ở ngoài không gian rồi thả xuống mặt đất? Việc khai thác thiên thạch có phải là giải pháp?

Nói đơn giản, vẫn còn rất nhiều rào cản công nghệ chúng ta phải vượt qua và còn có rất nhiều rủi ro. Nếu dây cáp đứt, nó có đổ sập với vẻ vô cùng hoành tráng. Nếu cáp đứt gần mỏ neo thì lực của đối trọng sẽ kéo cả thang máy lên và phóng ra ngoài không gian. Còn nếu cáp đứt gần đối trọng thì dây cáp sẽ rơi xuống vòng quanh trái đất với đầu dây bị kéo đi. Những mảnh vụ xót lại sẽ gây nhiều khó khăn cho những phi vụ trong tương lai.

Nếu chúng ta xây thang máy vũ trụ, ta cần làm chuẩn ngay từ đầu. Vì thế một số chuyên gia đề xuất xây thử nghiệm thang máy vũ trụ trên mặt trăng vì trọng lực của mặt trăng yếu hơn của trái đất nên một vật liệu đã tồn tại nhưng kém bền hơn như kevlar có thể được sử dụng để làm dây cáp

Kể cả với những thử thách này, những lợi ích mà một thang máy vũ trụ đem lại là rất lớn. Nó sẽ là bước đầu trong việc trở thành một nền văn minh chinh phục vũ trụ. Hoặc cũng có thể, ta sẽ không bao giờ xây một thang máy vũ trụ. Nhưng riêng việc cố gắng thực hiện đã cho chúng ta rất nhiều bài học: khi nói đến việc khám phá vũ trụ, tại sao không ước mơ về một tương lai sáng lạn!

Đọc thêm: Lịch sử thang máy

(Nguồn: kurzgesagt – in a nutshell)

Tin liên quan