Trung Quốc chế tạo lò hạt nhân cực mạnh để khám phá mặt trăng, sao hoả

Trung Quốc đang phát triển một loại lò phản ứng hạt nhân mạnh gấp 100 lần NASA để phục vụ sứ mệnh khám phá mặt trăng và sao hoả, các nhà nghiên cứu tham gia dự án cho biết.

Trung Quốc cần công nghệ lò phản ứng hạt nhân để thực hiện các kế hoạch tham vọng trong vũ trụ. (Ảnh: Xinhua)

Lò phản ứng có thể tạo ra 1 megawatt điện, mạnh gấp 100 lần so với thiết bị tương tự mà Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) dự định đưa lên Mặt trăng vào năm 2030.

Dự án được khởi động với nguồn ngân sách từ chính phủ trung ương vào năm 2019. Dù chi tiết kỹ thuật và ngày khởi động không được tiết lộ, nhưng thiết kế kỹ thuật của một lò phản ứng nguyên mẫu đã được hoàn thành gần đây và một số bộ phận quan trọng đã được chế tạo, hai nhà khoa học tham gia dự án xác nhận với SCMP.

Đối với Trung Quốc, đây là một dự án đầy tham vọng với những thách thức chưa từng có. Thiết bị hạt nhân duy nhất mà nước này từng đưa lên vũ trụ là một cục ắc-quy phóng xạ nhỏ trên Thỏ Ngọc 2, robot thám hiểm đầu tiên hạ cánh ở nửa xa của Mặt trăng vào năm 2019. Ắc quy đó chỉ có thể tạo ra một vài watt để giúp tàu tự hành tiếp tục hoạt động vào ban đêm trên Mặt trăng.

Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, nhiên liệu hóa học và các tấm pin mặt trời sẽ không còn đủ đáp ứng nhu cầu khám phá không gian của con người, khi các quốc gia đang chạy đua khám phá Mặt trăng và sao Hoả.

“Điện hạt nhân là giải pháp hy vọng nhất. Các quốc gia khác đã triển khai một số kế hoạch đầy tham vọng”, một nhà nghiên cứu giấu tên của Viện Khoa học Trung Quốc cho biết.

Trong những ngày cuối cùng của nhiệm kỳ, cựu Tổng thống Mỹ Donald Trump đã ký một sắc lệnh hành pháp để đẩy nhanh việc ứng dụng năng lượng hạt nhân vào các chương trình không gian vì mục đích quân sự và dân sự. NASA gần đây mời thầu cho các hãng tư nhân để phát triển một thiết bị phân hạch hạt nhân công suất 10 kilowatt, có thể hỗ trợ sự hiện diện bền vững của con người trên Mặt trăng trong vòng một thập kỷ.

Nga cũng đã công bố kế hoạch phóng một tàu vũ trụ khổng lồ chạy bằng TEM - một lò phản ứng hạt nhân với công suất tính bằng megawatt, trước năm 2030. Năng lượng hạt nhân sẽ cho phép tàu vũ trụ hoạt động suốt hơn một thập kỷ trên quỹ đạo thấp của Trái đất và thực hiện các nhiệm vụ khác trên Mặt trăng hoặc xa hơn nữa.

Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã khởi động một dự án tương tự mang tên Democritos, với một lò phản ứng không gian công suất 200kW, dự kiến được thử nghiệm trên mặt đất vào năm 2023.

Thiết bị năng lượng hạt nhân đầu tiên trên quỹ đạo là SNAP-10A do Mỹ phóng vào năm 1965. Thiết bị này tạo ra 500 watt điện trong hơn một tháng trước khi ngừng hoạt động vĩnh viễn.

Một thách thức lớn đối với lò phản ứng trên vũ trụ của Trung Quốc là công nghệ làm mát, theo một bài báo của nhóm dự án do Jiang Jieqiong, giáo sư thuộc Viện Công nghệ An toàn Hạt nhân của Học viện Khoa học Trung Quốc ở Hợp Phì, dẫn đầu. Bài báo được xuất bản trên tạp chí Khoa học Cơ bản Trung Quốc vào tháng 6 năm nay.

Chỉ một phần nhiệt lượng do lò phản ứng tạo ra sẽ được sử dụng để sản xuất điện, phần còn lại phải tiêu tán nhanh chóng trong không gian để tránh hiện tượng nóng chảy. Để giải quyết vấn đề này, lò phản ứng sẽ sử dụng một cấu trúc có thể gập lại giống như chiếc ô để tăng diện tích bề mặt của các bộ tản nhiệt thải, Jiang và các đồng nghiệp cho biết.

Do kích thước nhỏ gọn, lò phản ứng vũ trụ sẽ hoạt động ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với nhiệt độ trên Trái đất (có thể là 2.000 độ C ở lõi). Nó sẽ sử dụng liti lỏng để làm mát nhằm đạt được hiệu suất phát điện cao hơn.

Tuy nhiên, liti sẽ trở thành dạng rắn khi nhiệt độ xuống dưới 180 độ C. Đây là thách thức mà nhóm nghiên cứu Trung Quốc phải giải quyết.

Trên mặt đất, một nhà máy điện hạt nhân cần được kiểm tra bảo dưỡng vài năm một lần. Một số bộ phận cần được thay thế vì bị bào mòn trong môi trường phóng xạ. Các vật liệu và phần cứng trong lò phản ứng vũ trụ phải đáp ứng tiêu chuẩn cao hơn nhiều để đáp ứng nhu cầu của các sứ mệnh không gian lâu dài.

Chính phủ và quân đội Trung Quốc đã tài trợ nhiều chương trình phát triển lò phản ứng hạt nhân trong không gian với phương pháp kỹ thuật khác nhau, theo một nghiên cứu của nhà khoa học vũ trụ Zhang Ze thuộc Viện Sức đẩy Không gian Thượng Hải đăng trên tạp chí Sức đẩy Tên lửa vào tháng trước.

Thay vì xây dựng một lò phản ứng lớn, một số nhóm nghiên cứu đang phát triển các thiết bị có công suất nhỏ hơn. Những mô-đun nhỏ bé này dễ chế tạo hơn và có thể được sắp xếp để tạo thành một cỗ máy lớn hơn với sản lượng điện vài megawatt, đủ để chạy các động cơ đẩy nhằm đưa các phi hành gia lên sao Hỏa.

Các quan chức trong ngành hàng không vũ trụ của Trung Quốc vẫn chưa quyết định sẽ chọn cách nào. Giải pháp cuối cùng có thể là kết hợp một số công nghệ khác nhau.

(Nguồn: Tiền Phong)