Tên lửa thông thường - với nhiên liệu trên tàu - rất đắt và nguy hiểm. Một khái niệm quán tính mới được lượng tử hóa có thể làm cho việc phóng tên lửa rẻ hơn và an toàn hơn. Khái niệm này vừa nhận được 1,3 triệu đô la tài trợ mới.
Các tên lửa hóa học thông thường, như Hệ thống phóng không gian sắp tới của NASA, sử dụng nhiên liệu cho năng lượng. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu họ không cần nhiên liệu nữa và có thể sử dụng quán tính lượng tử hóa cho lực đẩy thay thế? Một khái niệm lý thuyết cấp tiến đề xuất hiện đã được DARPA tài trợ. Hình ảnh qua Boeing.
Tên lửa là những cỗ máy mạnh mẽ có thể phóng vệ tinh lên quỹ đạo và tàu vũ trụ tới các vùng bên ngoài của hệ mặt trời. Họ có giới hạn của họ, tuy nhiên; tên lửa hóa học thông thường là đắt tiền để sử dụng vì nhiên liệu họ cần. Nhưng nếu tên lửa không còn nhiên liệu cần thiết cho lực đẩy? Lý thuyết tuyệt vời về quán tính lượng tử hóa (QI) chỉ đề xuất kịch bản đó. Khái niệm này tương đối đơn giản. Bạn chỉ cần chuyển đổi bức xạ Unruh - một dạng hạt lượng tử được lý thuyết hóa - thành lực đẩy. Tuần này (17 tháng 9 năm 2018), Đại học Plymouth ở Hoa Kỳ tuyên bố rằng một trong những nhà nghiên cứu của nó đã nhận được tài trợ của chính phủ Hoa Kỳ để khám phá ý tưởng này.
Đề xuất gây tranh cãi nhưng hấp dẫn đến từ nhà vật lý Mike McCulloch. Đầu tiên, ông đề xuất cách thức ý tưởng trở lại vào năm 2007, nhưng bây giờ Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) - một cơ quan của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ - đang tham gia, trao 1,3 triệu đô la cho nghiên cứu bốn năm vào khái niệm này. Nghiên cứu này được tài trợ thông qua chương trình Tương tác ánh sáng sinh học DARPA, với mục đích đã nêu là để cải thiện sự hiểu biết cơ bản về cách kiểm soát sự tương tác của các vật liệu ánh sáng và kỹ thuật.
Tuyên bố của McCulloch, từ Đại học Plymouth cho biết, nếu một loại máy đẩy mới có thể được phát triển chỉ cần năng lượng điện, nó có thể làm cho tên lửa vừa rẻ hơn và an toàn hơn khi sử dụng.
Nhà vật lý Mike McCulloch của Đại học Plymouth ở Hoa Kỳ đã nhận được tài trợ của chính phủ Hoa Kỳ để khám phá phương pháp đẩy QI. Hình ảnh thông qua Đại học Plymouth.
Đối với công việc này, McCulloch sẽ hợp tác với các nhà khoa học thực nghiệm từ Đại học Technische Đại học Dresden ở Đức và Đại học Alcala ở Tây Ban Nha.
Bước quan trọng đầu tiên là phát triển một mô hình lý thuyết dự đoán đầy đủ về cách vật chất tương tác với bức xạ Unruh bằng mô hình quán tính lượng tử hóa. Điều này sẽ cung cấp cho các nhà khoa học một công cụ dự đoán mới cho các tương tác vật chất nhẹ. Theo McCulloch:
Cuối cùng, điều này có nghĩa là bạn sẽ không cần chất phóng để phóng vệ tinh. Nhưng điều đó cũng có nghĩa là bạn chỉ cần một nguồn năng lượng điện, ví dụ như năng lượng mặt trời, để di chuyển bất kỳ tàu nào khi nó ở trong không gian. Nó có khả năng làm cho việc đi lại giữa các hành tinh dễ dàng hơn nhiều và có thể đi du lịch giữa các vì sao.
Một động cơ EMDrive. EMDrive là một khái niệm động cơ không tốn nhiên liệu khác, nhưng nó là một hệ thống khép kín, một ổ đĩa không phản ứng, không có sự tương tác giữa một tấm khiên bảo vệ và các hạt bên ngoài như bức xạ Unruh. Một bài báo năm 2016 của Mike McColluch đã chỉ ra cách QI có thể được kiểm tra trên EMDrive.Kể từ đó, nhiều nhà khoa học đã coi EMDrive là không thể, vì dường như nó vi phạm việc bảo tồn động lượng và định luật thứ ba của Newton. Hình ảnh thông qua SPR Ltd./www.emdrive.com.
Vậy QI là gì? Về cơ bản, nó dự đoán rằng các vật thể có thể được đẩy về phía trước bởi sự khác biệt về cường độ bức xạ Unruh trong không gian, tương tự như cách một con tàu có thể bị đẩy về phía một bến tàu vì có nhiều sóng đập vào nó từ phía biển. Nếu một vật thể được gia tốc đủ - như một đĩa quay hoặc thậm chí ánh sáng nảy giữa các gương - thì sóng Unruh mà nó gặp phải có thể bị ảnh hưởng bởi một tấm khiên. Điều này có nghĩa là nếu một bộ giảm xóc được đặt phía trên vật thể, thì theo lý thuyết, nó sẽ tạo ra lực đẩy hướng lên. McColluch nghĩ rằng điều này có thể cách mạng hóa nhiều loại phương tiện giao thông và lực đẩy khác nhau trên Trái đất, không chỉ tên lửa:
Tôi tin rằng QI có thể là một người thay đổi cuộc chơi thực sự cho khoa học vũ trụ. Tôi đã luôn nghĩ rằng nó có thể được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng thành lực đẩy, nhưng nó cũng gợi ý những cách để tăng cường lực đẩy đó. Nó là cực kỳ thú vị để bây giờ có cơ hội để thử nghiệm nó.
Nhân tiện, QI cũng có ứng dụng trong khoa học thuần túy. Nó được sử dụng để dự đoán sự quay của thiên hà mà không có sự tham gia của vật chất tối.
Ý tưởng QI là một phần của nỗ lực lớn hơn để khám phá các kỹ thuật đẩy mới cho du hành vũ trụ trong tương lai. Năm 2010, NASA đã công bố dự án Starship 100 năm, với mục đích thú vị:
Nhiều thế hệ cam kết nghiên cứu và phát triển các công nghệ đột phá để thúc đẩy mục tiêu cuối cùng là du hành vũ trụ giữa các vì sao.
Năm 2011, DARPA đồng tài trợ, cùng với NASA, Hội nghị chuyên đề Starship 100 năm, bao gồm các bài thuyết trình về công nghệ, sinh học, vật lý, triết học, xã hội học và kinh tế của chuyến bay giữa các vì sao.
Năm 2016, McCulloch đã xuất bản một bài báo về cách QI có thể được kiểm tra trên EMDrive. Ý tưởng đã thu hút được sự chia sẻ của nó, nhưng bây giờ tài trợ DARPA mới sẽ cho phép các nhà khoa học khám phá thêm.
Một khái niệm cấp tiến khác cho một tàu vũ trụ của NASA trong tương lai, cũng sẽ sử dụng khái niệm lực đẩy không tốn nhiên liệu - một ổ đĩa dọc War - để đi khắp hệ mặt trời và thậm chí tới các ngôi sao gần đó. Hình ảnh thông qua Mark Rademaker / Flickr.
Điểm mấu chốt: Tên lửa rất đắt, và vì chúng mang theo một lượng lớn nhiên liệu trên tàu, nên chúng cũng nguy hiểm. Cái mới quán tính lượng tử khái niệm - còn gọi là QI - có thể cách mạng hóa việc phóng các vệ tinh lên quỹ đạo, đưa tàu vũ trụ vào không gian sâu và thậm chí vận chuyển ở đây trên Trái đất nếu nó hoạt động.