Cách đây chưa lâu, ý tưởng thiết kế thang máy để đưa máy móc, thiết bị vào vũ trụ có thể bị xem như trò đùa, tương tự như việc tìm kiếm quái vật hồ Loch Ness.
Vào năm 2003, nhà văn viễn tưởng người Anh Arthur C. Clark đã khẳng định như sau: “Thang máy vũ trụ sẽ được thiết kế trong vòng 10 năm sau khi người ta ngừng cười cợt, châm biếm đối với ý tưởng này”. Và chính bây giờ, “người ta đã ngừng cười cợt”.
Không phải là ảo tưởng khoa học
Mức độ tiên tiến của công nghệ hiện đại và những vật liệu hoàn toàn mới mà chúng ta đang có, khiến việc chuẩn bị cho thang máy vũ trụ không phải là ảo tưởng khoa học. 5 năm trước, các chuyên gia của Học viện Du hành vũ trụ quốc tế (Thụy Điển) đã khẳng định điều này trong một bản báo cáo đặc biệt.
Năm 2019 này, vẫn chưa có ai khởi động việc xây dựng thang máy vũ trụ. Tuy nhiên, phần lớn mọi người biết rằng, thiếu kinh phí chính là rào cản chủ yếu trong khai phá vũ trụ, đặc biệt đối với những khu vực ở xa Trái đất.
Vì lý do đó, các nhà khoa học ngày càng mạnh dạn lan truyền ý tưởng xây dựng thang máy vũ trụ để việc đưa thiết bị, máy móc nghiên cứu, kính viễn vọng, vệ tinh… vào không gian trở nên dễ dàng hơn.
Vào năm 1895, nhà khoa học lý thuyết Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (người Nga), người đặt nền móng cho ngành du hành vũ trụ hiện đại, đã đề xuất thiết kế thang máy với dây cáp dài 35.788 km, đạt tới độ cao của quỹ đạo địa tĩnh. Các khoang chứa di chuyển theo dây cáp này, vì thế việc phóng tàu vũ trụ bằng tên lửa là không cần thiết.
Sau này, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) và Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đã quay trở lại với ý tưởng thang máy của Tsiolkovsky. Thành phần cơ bản của thang máy vũ trụ là sợi dây cáp có chiều dài đạt tới độ cao quỹ đạo.
Các khoang chứa (module) di chuyển theo sợi dây cáp này sẽ vận chuyển máy móc, thiết bị nghiên cứu, nguyên vật liệu, lương thực… tóm lại là tất cả những thứ cần thiết cho khai phá vũ trụ, lên quỹ đạo.
Vật liệu mới thế chỗ dây kim loại
Không có thứ kim loại nào bảo đảm cho dây cáp đủ chắc chắn, để thang máy vũ trụ không bị rơi do chính sức nặng của nó. Tuy nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng một loại vật liệu mới – sợi nano carbon.
Trên cơ sở mô phỏng máy tính của NASA, các nhà khoa học đi đến kết luận là thang máy vũ trụ không di chuyển theo dây cáp mà theo băng chuyền làm từ sợi nano carbon. Băng chuyền rộng khoảng 1 m và có độ dày tương đương một tờ giấy. Nó có khả năng chịu được áp lực 630 tấn/cm2.
Các chuyên gia của NASA đã chọn 2 vị trí trên đại dương để neo giữ thang máy vũ trụ: Vị trí thứ nhất ở cách Australia 500 km, vị trí thứ hai – cách Hawaii 3.200 km. Nền móng của thang máy sẽ là những cấu trúc nổi khổng lồ, thả neo bắt chặt vào đáy biển.
Công nghệ chế tạo sợi nano carbon đạt tới mức tiên tiến, bảo đảm việc xây dựng thang máy vũ trụ trở nên khả thi vào năm 2030. Các chuyên gia ở Học viện Du hành vũ trụ quốc tế đã đưa ra danh sách các vấn đề mà những người thiết kế thang máy vũ trụ sẽ gặp phải.
Trở ngại lớn nhất sẽ là dao động không mong muốn của băng chuyền, do ảnh hưởng của gió, chuyển động quay của Trái đất, chuyển động của khoang chứa.
Những ý tưởng khác
Một ý tưởng khác về thang máy vũ trụ được Zephyr Penoyre (ĐH Cambridge, Anh) và Emily Standford (ĐH Columbia, Mỹ) đề xuất. Theo ý tưởng này, dây cáp thang máy vũ trụ có một đầu được neo chặt vào… Mặt trăng.
Đầu kia của sợi dây cáp khổng lồ này không chạm Trái đất mà lơ lửng trên độ cao 42,164 km. “Kéo dài sợi dây cáp vũ trụ từ Mặt trăng đến điểm mà trọng trường Trái đất đủ mạnh, chúng ta có thể thiết kế dây cáp thích ứng với sự di chuyển của khoang chứa” – hai nhà khoa học Penoyre và Stanford cho biết như vậy.
Họ giải thích, thang máy vũ trụ thiết kế theo cách này, khi di chuyển từ vị trí gần Trái đất lên Mặt trăng, sử dụng nhiên liệu chỉ bằng 1/3 lượng nhiên liệu dùng cho tàu vũ trụ trên quãng đường tương đương. Hai nhà khoa học cũng khẳng định dây cáp thang máy có thể được chế tạo từ những vật liệu đặc biệt bền vững, chẳng hạn như sợi nano carbon.
