Máy bay vũ trụ phóng nhờ xe trượt lên quỹ đạo

Mô phỏng hoạt động của máy bay Radian One. Ảnh: Radian Aerospace

Một công ty hàng không vũ trụ Mỹ lên kế hoạch biến mẫu máy bay vũ trụ mà NASA từng hy vọng phát triển trong quá khứ thành hiện thực. Vào thập niên 1990, cùng với Boeing, NASA quyết định phát triển VentureStar hay X-33, phương tiện phóng tái sử dụng một tầng. Tuy nhiên, quá trình phát triển bị ngừng lại do công nghệ vật liệu composite dùng cho phương tiện chưa hoàn tiện. Hiện nay, mẫu Radian One của công ty Radian Aerospace hướng tới trở thành phương tiện vũ trụ tái sử dụng một tầng đầu tiên trên thế giới hoạt động ở quỹ đạo thấp của Trái Đất, Interesting Engineering hôm 3/9 đưa tin.

Cất cánh thẳng đứng rất cần thiết để đưa tàu vũ trụ vào không gian. X-33, thiết kế một tầng phóng lên quỹ đạo (SSTO), đặt mục tiêu cách mạng hóa du hành vũ trụ thông qua loại bỏ nhiều tầng thường gặp ở tên lửa thông thường. Thay vì bỏ bớt bộ phận trong lúc bay lên, X-33 được thiết kế như một phương tiện tái sử dụng toàn bộ. Nó sẽ phóng thẳng đứng như tên lửa và hạ cánh theo phương ngang trên đường băng, giúp giảm chi phí đưa 0,5 kg hàng hóa lên quỹ đạo từ 10.000 USD xuống 1.000 USD.

Sau khi dự án ngừng hoạt động, Livingston Holder, quản lý X-33 ở NASA lúc đó, hồi sinh ý tưởng. Holder là một trong những nhà đồng sáng lập Radian và công ty đã thử nghiệm thành công động cơ kích thước thật đầu tiên. Theo Radian, từ năm 2001, thành tựu phát triển công nghệ khiến việc chế tạo máy bay vũ trụ như vậy trở nên khả thi hơn. "Chúng tôi có vật liệu composite nhẹ, bền và có dải nhiệt lớn hơn trong quá khứ. Lực đẩy cũng tốt hơn bất cứ thứ gì chúng tôi từng có về mặt đốt nhiên liệu hiệu quả và trọng lượng các hệ thống", Holder chia sẻ.

Dù hiệu quả, tên lửa rất tốn kém do phụ thuộc vào nhiều tầng dùng một lần. Những công ty như SpaceX giảm bớt chi phí bằng tên lửa tái sử dụng như Falcon 9. Tuy nhiên, máy bay vũ trụ đòi hỏi ít nhiên liệu và không cần nhiều tầng, có thể cung cấp giải pháp giá rẻ và dễ chịu hơn để du hành không gian. Cách tiếp cận của công ty Radian ở Washington bao gồm một xe trượt hoạt động bằng tên lửa di quyển trên đường chạy dài 3,2 km, đạt tốc độ 864 km/h. Sau khi xe trượt nhả máy bay vũ trụ, phương tiện tiếp tục hành trình lên quỹ đạo bằng động cơ của chính nó. Sau khi hoàn thiện, Radian One, máy bay vũ trụ đầu tiên của công ty, có thể chở 5 hành khách và 2.267 kg hàng hóa lên quỹ đạo.

Radian One dùng 3 động cơ nhiên liệu lỏng, sẽ phóng từ đường băng tiêu chuẩn, lên tới độ cao thích hợp, sau đó khai hỏa động cơ tên lửa để tiến vào quỹ đạo. Theo công ty, phương tiện sẽ ở trên quỹ đạo nhiều nhất là 5 ngày trước khi quay lại khí quyển. Với phần cánh, máy bay có thể hạ cánh trên bất kỳ đường băng nào dài từ 3.048 m, nạp nhiên liệu và khởi hành cho nhiệm vụ khác trong chưa đầy 48 giờ. Máy bay vũ trụ này được thiết kế để tái sử dụng tới 100 lần.

Radian đang tự tin vượt qua những thách thức của SSTO với 3 công nghệ chủ chốt. Đầu tiên, hệ thống phóng bằng xe trượt của họ cung cấp sức mạnh cho cả động cơ của chính nó và máy bay vũ trụ, đảm bảo máy bay có bình nhiên liệu đầy khi phóng. Thứ hai, càng hạ cánh siêu nhẹ được thiết kế chuyên để tiếp đất. Thứ ba, phần cánh chưa từng có trên các tên lửa bay thẳng đứng, cung cấp lực nâng, giảm yêu cầu về lực đẩy trong lúc bay lên. Theo Radian, một mô hình cỡ nhỏ sẽ được thử nghiệm trong năm nay và những thử nghiệm bay với kích thước thật được lên lịch vào năm 2028.

An Khang (Theo Interesting Engineering)