Các nhà khoa học tại Viện Khoa học Công nghệ, đại học Vũ Hán Trung Quốc vừa tuyên bố phát triển được động cơ phản lực plasma có thể ứng dụng cho ngành hàng không trong tương lai. Động cơ này không cần xăng như động cơ phản lực trong hình cover, mà chỉ cần điện và không khí, từ đó giảm thiểu được tác động của ngành hàng không đối với biến đổi khí hậu.
Động cơ phản lực đẩy khí plasma không mới, vì đã được ứng dụng vào ngành hàng không vũ trụ. Năm 2011, NASA cùng đối tác là công ty hàng không vũ trụ Busek đã trang bị động cơ plasma cho vệ tinh Tacsat-2, và đây là động cơ cho phép vệ tinh nhân tạo này di chuyển quanh quỹ đạo trái đất. Nhưng hiện giờ hầu hết những động cơ plasma khác đều đang nằm trên bản vẽ thiết kế hoặc bản mẫu thử nghiệm ở mặt đất vì ba lý do chính.
Thứ nhất, lực đẩy của hầu hết động cơ plasma hiện giờ không đủ mạnh, chỉ đủ sức hoạt động trong môi trường chân không ngoài vũ trụ, nơi không có lực cản không khí hiện diện. Bản chất động cơ đẩy plasma trên vệ tinh nhân tạo cần hoạt động trong nhiều tháng, thậm chí nhiều năm để đạt được vận tốc mong muốn cho vệ tinh, nhưng bù lại động cơ công suất rất nhỏ vẫn làm được điều này vì không có lực cản. Thứ hai, để biến khí thành plasma cần lượng điện năng rất lớn, vài ý tưởng đã chỉ ra có thể đặt lò phản ứng hạt nhân vào tàu vũ trụ để tạo ra điện năng phục vụ động cơ plasma. Và thứ ba, lượng plasma tạo ra trong quá trình đốt để động cơ hoạt động có thể gây hỏng hóc cho chính bề mặt thân động cơ, đủ để phá hủy hoàn toàn động cơ đó.
Quay trở lại với phát kiến của các nhà khoa học Trung Quốc. Kết quả nghiên cứu của họ đã được đăng tải trong báo cáo khoa học trên tờ American Institure of Physics Advances mà anh em có thể đọc tại đây. Vẫn còn quãng đường phát triển rất dài trước khi ý tưởng động cơ plasma trong phòng thí nghiệm trở thành một động cơ phục vụ cho máy bay thương mại. Nhưng bản mẫu trong phòng thí nghiệm với kích thước rất nhỏ đã tạo ra dòng khí plasma bị ion hóa đủ sức đẩy một quả bóng thép 1kg, đường kính 24mm lên không trung. So sánh với tỉ lệ kích thước giữa bản mẫu với động cơ phản lực chạy xăng của máy bay hiện tại, lực đẩy là tương đương. Vấn đề bây giờ là làm thế nào để nâng kích thước của động cơ plasma đến ngưỡng đủ để trang bị cho máy bay vận tải.
Để vượt qua giới hạn sức đẩy phản lực của động cơ plasma truyền thống, các nhà khoa học đã làm tăng công suất đẩy của dòng plasma nhiệt độ và áp lực cao thông qua buồng ion hóa dùng sóng microwave 2.45 GHz. Các nhà khoa học Trung Quốc cho rằng: “Sử dụng một hoặc nhiều nguồn sóng cường độ cao, với chất liệu chống nhiệt và áp suất lớn, có thể con người sẽ tạo ra được những động cơ phản lực plasma hiệu suất cao trong tương lai để tránh sử dụng những động cơ xả khí carbon, từ đó giảm tốc độ biến đổi khí hậu trên trái đất.”
Đó là tầm nhìn của tương lai, còn ở thời điểm hiện tại, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm ra những chất liệu bền bỉ nhất để động cơ plasma hoạt động hiệu quả, ví dụ như ống xả phản lực bằng thạch anh, cũng như kết hợp những vật liệu mới để động cơ có hiệu suất cao nhất.
Động cơ phản lực đẩy khí plasma không mới, vì đã được ứng dụng vào ngành hàng không vũ trụ. Năm 2011, NASA cùng đối tác là công ty hàng không vũ trụ Busek đã trang bị động cơ plasma cho vệ tinh Tacsat-2, và đây là động cơ cho phép vệ tinh nhân tạo này di chuyển quanh quỹ đạo trái đất. Nhưng hiện giờ hầu hết những động cơ plasma khác đều đang nằm trên bản vẽ thiết kế hoặc bản mẫu thử nghiệm ở mặt đất vì ba lý do chính.
Thứ nhất, lực đẩy của hầu hết động cơ plasma hiện giờ không đủ mạnh, chỉ đủ sức hoạt động trong môi trường chân không ngoài vũ trụ, nơi không có lực cản không khí hiện diện. Bản chất động cơ đẩy plasma trên vệ tinh nhân tạo cần hoạt động trong nhiều tháng, thậm chí nhiều năm để đạt được vận tốc mong muốn cho vệ tinh, nhưng bù lại động cơ công suất rất nhỏ vẫn làm được điều này vì không có lực cản. Thứ hai, để biến khí thành plasma cần lượng điện năng rất lớn, vài ý tưởng đã chỉ ra có thể đặt lò phản ứng hạt nhân vào tàu vũ trụ để tạo ra điện năng phục vụ động cơ plasma. Và thứ ba, lượng plasma tạo ra trong quá trình đốt để động cơ hoạt động có thể gây hỏng hóc cho chính bề mặt thân động cơ, đủ để phá hủy hoàn toàn động cơ đó.
Quay trở lại với phát kiến của các nhà khoa học Trung Quốc. Kết quả nghiên cứu của họ đã được đăng tải trong báo cáo khoa học trên tờ American Institure of Physics Advances mà anh em có thể đọc tại đây. Vẫn còn quãng đường phát triển rất dài trước khi ý tưởng động cơ plasma trong phòng thí nghiệm trở thành một động cơ phục vụ cho máy bay thương mại. Nhưng bản mẫu trong phòng thí nghiệm với kích thước rất nhỏ đã tạo ra dòng khí plasma bị ion hóa đủ sức đẩy một quả bóng thép 1kg, đường kính 24mm lên không trung. So sánh với tỉ lệ kích thước giữa bản mẫu với động cơ phản lực chạy xăng của máy bay hiện tại, lực đẩy là tương đương. Vấn đề bây giờ là làm thế nào để nâng kích thước của động cơ plasma đến ngưỡng đủ để trang bị cho máy bay vận tải.
Để vượt qua giới hạn sức đẩy phản lực của động cơ plasma truyền thống, các nhà khoa học đã làm tăng công suất đẩy của dòng plasma nhiệt độ và áp lực cao thông qua buồng ion hóa dùng sóng microwave 2.45 GHz. Các nhà khoa học Trung Quốc cho rằng: “Sử dụng một hoặc nhiều nguồn sóng cường độ cao, với chất liệu chống nhiệt và áp suất lớn, có thể con người sẽ tạo ra được những động cơ phản lực plasma hiệu suất cao trong tương lai để tránh sử dụng những động cơ xả khí carbon, từ đó giảm tốc độ biến đổi khí hậu trên trái đất.”
Đó là tầm nhìn của tương lai, còn ở thời điểm hiện tại, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm ra những chất liệu bền bỉ nhất để động cơ plasma hoạt động hiệu quả, ví dụ như ống xả phản lực bằng thạch anh, cũng như kết hợp những vật liệu mới để động cơ có hiệu suất cao nhất.
Theo Popular Mechanics
