Mấy bữa nay thấy Tam Thể bắt đầu được quảng bá khá ác, mình lại nhớ đến một cái bài từng đọc, phân tích công cuộc khám phá không gian của con người. Cụ thể, bài tập trung vào các mặt mạnh yếu cũng như tiềm năng của một trong những yếu tố tiên quyết đối với sự thành bại của hàng không vũ trụ: công nghệ động cơ đẩy.
Đầu tiên, bài bàn đến việc đưa đồ lên quỹ đạo xung quanh Trái Đất và giữ im chúng ở đó. Trong mảng này thì chúng ta đang triển khai khá ổn, chủ yếu với sự giúp đỡ của động cơ hóa học (sử dụng phản ứng hóa học của một nhiên liệu rắn/lỏng nào đó để tạo lực đẩy). Công nghệ này được cái khá dễ tăng sức phóng, nhồi càng nhiều nhiên liệu thì đẩy càng khỏe, và tính đến nay là thứ tạo ra được lực trâu bò nhất, đủ để tống bất kỳ thứ gì ra khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất. Chính nhờ nó mà kể từ nửa đầu thế kỷ 20 đến nay, ta đã đạt được nhiều tiến bộ công nghệ, giúp việc phóng vệ tinh và tàu thăm dò trở thành chuyện thường ngày.
Khổ cái động cơ hóa học (ít nhất là động cơ hóa học hiện thời) toàn sử dụng các chất với thế năng khá thấp (tức tổng năng lượng có thể thu được từ việc phá vỡ liên kết hóa học của một chất nhất định), chưa kể còn có hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu rất nhảm (tức sau khi phá vỡ liên kết của chỗ nhiên liệu, phần lớn năng lượng chứa trong đấy bị hao phí đi đâu chứ không chuyển hóa được thành lực đẩy). Chính thế nên để tạo được một lực đẩy đủ mạnh, người ta cần chất cả đống nhiên liệu lên để đốt hàng loạt, tích tiểu thành đại. Nhưng chết cái là nhiên liệu nó cũng có sức nặng, và chất càng nhiều thì lại càng cần lực đẩy lớn thì mới nâng nổi nó ra khỏi bề mặt hành tinh, và giải pháp đương nhiên lại là tọng tiếp thêm nhiên liệu cho nó, và cái vòng lặp ấy cứ luẩn quẩn mãi.
Chính vì cái vòng lặp này mà trong Tam Thể phần 2, có một thanh niên đã liều chết không để nhân loại đâm đầu nghiên cứu động cơ hóa học truyền thống nữa. Kể cả có tăng hiệu suất nó lên, tàu bè cũng cần lặc lè chở nguyên liệu theo như một bà chửa. Và kể cả nếu có gạt bỏ mọi vấn đề về đạo đức, không phải ngẫu nhiên chúng ta gần như chẳng thấy một bà chửa bị tống ra trận tiền bao giờ đâu 🐧.
Dạo gần đây, bên cạnh việc dùng động cơ hóa học, thiên hạ còn tích hợp thêm một loại động cơ khác: động cơ đẩy ion. Đây là một dạng động cơ điện từ, tạo ra lực đẩy bằng cách phóng ra các ion (tức các hạt, nguyên tử hoặc phân tử mang điện tích thuần) gia tốc. Thằng này được cái hiệu suất nhiên liệu ổn vượt trội so với động cơ hóa học (để so sánh, động cơ hóa học có hiệu suất nhiên liệu tầm 35% là rất căng rồi, nhưng thằng ion thừa sức vượt ngưỡng 90%), nhưng khốn nạn cho nó là tổng lực đẩy tạo ra được thấp vô cùng, chưa kể lại còn đòi hỏi điều kiện môi trường cực kỳ đặc biệt nữa.
Nói nôm na thế này cho dễ hiểu nhé, động cơ hóa học sẽ giống một thằng phải đớp hết ba bát cơm mới nâng nổi một cái cốc lên, còn thằng ion cho nó đớp một bát là nó nâng được rồi. Nhưng càng cho thằng hóa học ăn nhiều thì nó càng khỏe, và sau tầm 100 bát cơm nó thừa đấm một phát văng cả cái xe tải lên trời, trong khi thằng ion thì mớm mãi nó mới chịu ăn, mà sức nó lên cũng cực kỳ chậm, đẩy được cái xe cút kít xuống dốc cũng đã là cả một kỳ tích rồi.
Chính thế nên để tống đồ ra ngoài vũ trụ thì vẫn phải dùng động cơ hóa học như thường, nhưng ra được đến nơi rồi thì động cơ ion sẽ khá hữu dụng. Vì ngoài đấy không có ma sát hay lực hấp dẫn cản trở, cái kiểu gia tốc tăng rề rà của thằng ion sẽ giúp nó dần đẩy được tàu đến một vận tốc khá cao. Bên cạnh đó, tàu còn có thể tận dụng lực hấp dẫn của các thiên thể khác nhau để bổ trợ cho vận tốc của mình (đại khái là cái tàu sẽ tiến sát đến thiên thể, để lực hấp dẫn của nó kéo mình bay vòng quanh quỹ đạo, và lúc quành lại về hướng cần đi thì khẽ đẩy thêm một tí để bay vèo đi như một hòn đá bị quăng.
Khổ một cái là kể cả có mượn lực từ các thiên thể khác, tàu bè sẽ vẫn bay rất chậm. Bởi vậy, các nhà khoa học đang để mắt tìm kiếm những ứng viên mới, có thể giải quyết được các vấn đề của động cơ hiện hành.
Một trong số những ứng viên tiềm tàng là động cơ đẩy hạt nhân. Công nghệ hạt nhân có tiềm năng sản sinh ra một lượng năng lượng cực lớn với một lượng nguyên liệu gần như không đáng kể, cho phép nó loại bỏ hạn chế của cả động cơ hóa học (cần nhồi quá nhiều nhiên liệu lên tàu) lẫn động cơ ion (không tạo ra được sức đẩy ban đầu đủ lớn). Hồi thập niên 50, DARPA (Cơ quan Chỉ đạo các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến), từng tính triển khai một dự án nghiên cứu về tính ứng dụng của động cơ hạt nhân, dựa trên cơ chế tạo ra một chuỗi các vụ nổ hạt nhân nhỏ, và mượn xung động của chúng nó đẩy tàu. Kế hoạch này về sau bị xếp xó (mặc dù được khôi phục gần như nguyên si trong Tam Thể phần 3), nhưng ý tưởng nền vẫn được NASA cân nhắc, và hiện tại đang có những dự án nhằm chế tạo động cơ hạt nhân, cả theo hướng nhiệt hạch (ép hai nguyên tử phải chập vào với nhau) lẫn phân hạch (xẻ đôi một nguyên tử).
Tuy nhiên, dù cái tiến kiểu gì thì các động cơ dựa trên gia tốc thuần túy không sớm thì muốn cũng sẽ đụng trúng một vấn đề rất lớn: vận tốc ánh sáng. Đây như một cái trần tốc độ vô hình đối với mọi vật thể, và với hiểu biết hiện hành của chúng ta, không có cách nào bứt phá được khỏi cái giới hạn ấy hết. Kể cả nếu có chạm được hẳn đến vận tốc ấy (tạm quên đi việc để đạt được vận tốc này, tàu sẽ phải biến thành năng lượng thuần túy luôn rồi 🐧 ), ta cũng sẽ phải mất hơn 4 năm mới lết nổi đến Alpha Centauri, hệ sao gần nhất.
Và đi hết 4 năm là chỉ trong trường hợp có khả năng bóp ga phát dừng bộp luôn lai được thôi đấy nhé. Như mọi anh em từng thắng gấp có thể khẳng định, phanh quá đột ngột là một ý tưởng rất thiên tài nếu muốn độn thổ xuống thăm các cụ, thế nên thường đi gần đến nơi là đã bắt đầu phải giảm tốc dần dần rồi. Tốc độ đang đi càng lớn thì càng phải giảm tốc từ sớm, và điều này sẽ khiến hành trình đến Alpha Centauri dãn ra rất lê thê, bất kể công nghệ có cho phép con người phi nhanh được đến mấy.
Và còn lực G nữa. Đừng quên lực G 🐧. Anh em nào quan tâm có thể đọc thêm về nó ở đây: https://www.facebook.com/groups/SciFiReadersVN/permalink/2770492916371291.
Một giải pháp tiềm tàng sẽ hiện đang được đề xuất là động cơ Alcubierre. Đây là một động cơ mang tính lý thuyết thuần túy, đề xuất rằng thay vì tìm cách đẩy tàu đi, hãy “kéo” điểm đến lại gần tàu. Đại khái, nó “bóp bẹp” vùng kết cấu không gian ở phía trước mũi tàu, trong khi “kéo giãn” vùng không gian sau đít ra để không gian về bản chất vẫn không thay đổi, nhưng vị trí tương đối giữa con tàu và điểm đến tự nhiên gần xịt lại. Trên lý thuyết, con tàu vẫn ở im một chỗ (nhưng toàn bộ cái chỗ đấy bây giờ đã bị đẩy sát đến đích), thế nên ta không cần lo lắng về giới hạn vận tốc hay lực G gì hết, vì nó có di chuyển đâu mà sinh ra tốc độ?
Tam Thể 3 cũng có một thứ gần tương tự động cơ Alcubierre, ấy là động cơ “bàn là” (tên nó không phải thế, nhưng gọi thế này hay hơn 🐧 ). Động cơ này cũng hoạt động dựa trên cơ chế tác động trực tiếp vào kết cấu không gian chứ không phải trâu chó thúc đít tàu vũ trụ, là phẳng phần không gian phía sau đít tàu để gây thay đổi sức căng bề mặt của không gian, khiến phần không gian đằng trước kéo con tàu phóng đi với tốc độ ánh sáng. Cái khác biệt chính của động cơ bàn là với động cơ Alcubierre là động cơ bàn là vẫn làm tàu di chuyển thực, thế nên nó vẫn cứ chịu các tác động của lực G và giới hạn của vận tốc ánh sáng như thường. Động cơ Alcubierre thì cho phép tàu đứng im một chỗ, xong nhào nặn sao cho vị trí tương đối giữa cả cái vùng không gian ấy với nơi cần đến dịch sát vào nhau, thế nên trên lý thuyết không dính phải mấy cái hạn chế kia.
Nhưng vì động cơ Alcubierre vẫn còn được xây dựng trên rất nhiều giả định còn cần chờ phải được chứng minh, hoặc đòi hỏi phải có những thứ vật liệu sở hữu đặc tính rất cụ thể, thế nên nó với thằng bàn là cũng có độ thực tiễn ngang nhau cả thôi 🐧.
***
Bài gốc được đăng trong group Hội thích truyện Sci Fi trên Facebook. Cùng ghé chơi group để thảo luận về bài viết hoặc đọc thêm các bài tương tự, bạn nhé.
↓