Chìa khóa cho du hành vũ trụ siêu thanh
Thí nghiệm mới về hiện tượng kích nổ mở ra cơ hội phát triển phương tiện du hành không gian bay nhanh gấp 17 lần tốc độ âm thanh.
Kích nổ là loại vụ nổ mạnh mẽ, truyền sóng nhanh hơn cả tốc độ âm thanh. Các nhà khoa học từ lâu đã muốn chế tạo phương tiện bay có thể khai thác nguồn năng lượng khổng lồ này bởi nó có thể giúp chúng ta bay từ New York đến London trong vòng chưa đầy một giờ. Tuy nhiên, vấn đề là làm thế nào để kiểm soát các vụ nổ như vậy và kéo dài chúng một cách ổn định. Sóng kích nổ hiện nay chỉ tồn tại trong vài mili giây.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học từ Đại học Central Florida (UCF) của Mỹ dường như đã tìm ra cách để giải quyết những thách thức này. “Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là kiểm soát sự kích nổ bằng cách đóng băng nó trong không gian để khai thác năng lượng”, trưởng nhóm nghiên cứu Kareem Ahmed cho biết.
Về mặt lý thuyết, một vụ nổ như vậy có thể đẩy tàu bay di chuyển nhanh gấp 17 lần tốc độ âm thanh, cho phép loại bỏ nhu cầu sử dụng tên lửa để đưa phương tiện thoát khỏi bầu khí quyển.
Mô phỏng tàu du hành không gian sử dụng động cơ siêu thanh dựa trên kích nổ. Ảnh: UCF.
Để làm được điều đó nhóm nghiên cứu đã phát triển một buồng phản ứng siêu âm đặc biệt, được gọi là HyperREACT, có chiều dài gần 1 m. Nó giống như một cái ống rỗng được chia thành ba phần. Phần đầu tiên là buồng trộn dài 35 cm. Phần thứ hai là vòi phun hội tụ – phân kỳ, có vai trò bổ sung nhiên liệu hydro có độ tinh khiết cực cao lên tới 99,99% vào không khí nóng có áp suất cao. Phần cuối cùng là nơi thu nhận hỗn hợp không khí và nhiên liệu.
Thông qua hệ thống này, Ahmed cùng các cộng sự có thể tạo ra một sóng xung kích cực nhanh, khiến hỗn hợp phát nổ và tạo ra khí thải. Họ đã duy trì thành công độ dài của sóng kích nổ trong ba giây ở một vị trí cố định. “Đây là lần đầu tiên một vụ nổ như vậy được chứng minh là ổn định trong thực nghiệm”, Ahmed nhấn mạnh.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu muốn tiếp tục tìm hiểu các hiện tượng một cách chi tiết hơn. Mục tiêu cuối cùng là phát triển động cơ đẩy siêu thanh dựa trên kích nổ, giúp hiện thực hóa giấc mơ du hành không gian nhanh hơn tốc độ âm thanh trong những thập kỷ tới.
Đoàn Dương (Theo Interesting Engineering)