Công nghệ khả thi nhất để du hành liên sao trong tương lai gần là động cơ nhiệt hạch (fusion rockets), trong khi một ý tưởng mang tính cách mạng hơn nhưng vẫn còn thuần lý thuyết là động cơ Alcubierre (Alcubierre Drive), hay còn gọi là động cơ bẻ cong không gian.
 |
| Ảnh: động cơ Alcubierre (Alcubierre Drive), hay còn gọi là động cơ bẻ cong không gian |
Động Cơ Alcubierre: Lướt Sóng Trên Không-Thời Gian
Ý tưởng về động cơ Alcubierre, do nhà vật lý lý thuyết Miguel Alcubierre đề xuất vào năm 1994, không phải là di chuyển xuyên qua không gian, mà là di chuyển cùng với chính không gian đó. Nó hoạt động dựa trên một giải pháp của phương trình trường Einstein trong thuyết tương đối rộng.
Nó Hoạt Động Như Thế Nào?
Hãy tưởng tượng bạn là một người lướt sóng. Thay vì tự bơi đến bờ, bạn cưỡi lên một con sóng để nó đưa bạn vào. Động cơ Alcubierre hoạt động theo một nguyên lý tương tự trên quy mô vũ trụ:
- Co Rút Không Gian Phía Trước: Động cơ sẽ tạo ra một vùng có "năng lượng âm" (negative energy) ở phía trước con tàu, khiến không-thời gian ở đó co rút lại.
- Giãn Nở Không Gian Phía Sau: Đồng thời, nó sẽ làm giãn nở không-thời gian ở phía sau con tàu.
- Bong Bóng Cong Vênh (Warp Bubble): Con tàu sẽ nằm yên bên trong một "bong bóng" không-thời gian phẳng, được chính sự co giãn này đẩy về phía trước.
Bản thân con tàu không hề di chuyển so với không gian ngay tại vị trí của nó, do đó nó không vi phạm định luật của Einstein về việc không vật thể nào có khối lượng có thể đạt tới tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, bong bóng không-thời gian mang nó đi có thể di chuyển với tốc độ nhanh hơn ánh sáng một cách hiệu quả.
Thách Thức Lớn Nhất: Vật Chất Kỳ Lạ
Lý thuyết này nghe có vẻ hoàn hảo, nhưng nó vướng phải một rào cản khổng lồ: để tạo ra hiệu ứng co giãn không-thời gian, chúng ta cần một loại vật chất giả định gọi là vật chất kỳ lạ (exotic matter). Đây là loại vật chất có khối lượng âm và mật độ năng lượng âm.
- Vấn đề: Cho đến nay, vật chất kỳ lạ chỉ tồn tại trên lý thuyết. Chúng ta chưa bao giờ quan sát hay tạo ra nó trong thực tế. Việc tạo ra và điều khiển một lượng lớn vật chất như vậy để vận hành một con tàu vũ trụ vẫn còn nằm ngoài tầm với của khoa học hiện tại.
Các Công Nghệ Khả Thi Hơn Trong Tương Lai Gần
Trong khi động cơ Alcubierre vẫn còn là khoa học viễn tưởng, có những công nghệ khác thực tế hơn đang được nghiên cứu:
Động cơ tên lửa nhiệt hạch (Fusion Rockets)
Đây được xem là bước tiến hợp lý nhất từ công nghệ tên lửa hóa học hiện tại.
- Cách hoạt động: Sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân (giống như trong lõi Mặt Trời) để tạo ra một luồng plasma cực nóng, phụt ra với tốc độ cực cao để tạo lực đẩy.
- Ưu điểm: Hiệu quả hơn tên lửa hóa học hàng nghìn lần. Một con tàu sử dụng động cơ này có thể đạt tới khoảng 10-20% tốc độ ánh sáng, rút ngắn hành trình đến ngôi sao gần nhất (Proxima Centauri, cách 4,2 năm ánh sáng) xuống còn khoảng 20-40 năm.
Cánh buồm ánh sáng (Light Sails)
- Cách hoạt động: Sử dụng một cánh buồm siêu mỏng, siêu lớn để đón áp suất bức xạ từ một nguồn sáng cực mạnh (như một hệ thống laser khổng lồ đặt gần Trái Đất). Ánh sáng đẩy cánh buồm đi, gia tốc con tàu từ từ nhưng liên tục.
- Ưu điểm: Không cần mang theo nhiên liệu. Về lý thuyết, có thể đạt tới 20-30% tốc độ ánh sáng. Dự án Breakthrough Starshot đang nghiên cứu ý tưởng này để gửi các tàu thăm dò siêu nhỏ đến Proxima Centauri.
Tóm lại, trong khi động cơ Alcubierre là một giấc mơ đầy tham vọng về việc du hành nhanh hơn ánh sáng, các công nghệ như động cơ nhiệt hạch và cánh buồm ánh sáng mới là những ứng cử viên thực tế có thể giúp con người thực hiện những bước chân đầu tiên đến các vì sao trong thế kỷ tới.
