Máy bay siêu thanh bay trong không khí loãng
Trực thăng sao Hỏa Ingenuity của NASA có thể hơn 600 mét mặc dù sao Hỏa, với bầu khí quyển mỏng hơn 100 lần so với trên Trái đất, không phù hợp với cánh quạt máy bay trực thăng.
Tuy nhiên, máy bay siêu thanh được chế tạo để bay trong không khí loãng. Tờ SCMP cho hay, theo tính toán của giáo sư Xu Xu và các đồng nghiệp tại Đại học Hàng không Vũ trụ Bắc Kinh, một chiếc máy bay không người lái nặng 500kg, với nhiên liệu chiếm khoảng một nửa trọng lượng, có thể lướt qua địa hình sao Hỏa với tốc độ gấp 5 lần tốc độ âm thanh trong 1.000km.
“Nói chung, một chuyến bay siêu thanh trên sao Hỏa sẽ không dễ dàng như ở Trái đất. Nhưng có một số tin tốt lành" - giáo sư Xu cho hay.
Lực hấp dẫn trên sao Hỏa bằng khoảng một phần ba lực hấp dẫn của Trái đất. Mật độ không khí thấp hơn cũng có nghĩa là ít nhiệt được tạo ra do nhiễu động ở cùng độ cao.
Giáo sư Xu nói: “Chuyến bay siêu thanh đầu tiên trên sao Hỏa có thể không diễn ra trong vòng 30 năm nữa vì nhiều vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết. Nhưng khi con người bắt đầu lên sao Hỏa, với một số khu định cư được xây dựng tại các địa điểm khác nhau trên hành tinh đỏ, sẽ có nhu cầu vận chuyển đường dài".
Một phần nghiên cứu của Giáo sư Xu và các đồng nghiệp đã được công bố trên tạp chí Manned Spaceflight được bình duyệt ngang hàng trong nước.
Máy bay không người lái siêu thanh sẽ sử dụng magiê làm nhiên liệu vì hầu như không có ôxy trên sao Hỏa.
Con người không thể hít thở bầu khí quyển của sao Hỏa, nơi chứa 96% là CO2. Nhưng magiê có thể đốt cháy CO2.
Các nhà khoa học Nhật Bản đã đề xuất dùng magiê làm nhiên liệu vận chuyển trên sao Hỏa ngay từ những năm 1980. Năm 2016, các nhà nghiên cứu của NASA đã thiết kế một động cơ chạy bằng magiê có thể làm chậm quá trình hạ cánh của tên lửa xuống bề mặt hành tinh đỏ. Nhưng không ai tính đến một chuyến bay siêu thanh, với mối quan tâm chính là lực đẩy.
“Trên Trái đất, CO2 là chất thải của quá trình đốt cháy. Nó không phải là một chất ôxy hóa tốt. Magiê có thể cháy trong CO2 khi nhiệt độ đủ cao, nhưng nó không hiệu quả lắm” - Giáo sư Xu nói.
Công nghệ phức tạp
Để tăng hiệu quả, nhóm của Giáo sư Xu đã đề xuất sử dụng động cơ phản lực dòng thẳng (ramjet) cho phép bột magiê cháy hai lần trong các khoang riêng biệt.
Họ đặt giới hạn tốc độ bay là Mach 5 (6.125km/h) - chậm hơn đáng kể so với trên Trái đất - vì lý do tương tự.
Máy bay không người lái siêu thanh mà Trung Quốc tính chế tạo sẽ không có đôi cánh khổng lồ như các máy bay sao Hỏa khác, mà trông mỏng như một tên lửa hành trình.
Độ cao hành trình sẽ là 5.000 mét, thấp hơn so với các hãng hàng không thương mại, vì không khí loãng hơn. Tuy nhiên, máy bay không người lái sẽ cần phải tránh những ngọn núi cao gấp ba lần đỉnh Everest, theo Giáo sư Xu.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc và các nước khác đã nghiên cứu tên lửa hút thổi không khí (air-breathing missile) chạy bằng magiê hoặc các kim loại khác trong nhiều thập kỷ.
Một số ngư lôi đã được thiết kế với công nghệ tương tự để đạt được tốc độ siêu cao dưới nước. Nhưng các vấn đề kỹ thuật vẫn chưa được giải quyết vì kim loại cháy khác với các nhiên liệu khác.
Xu cho biết nhóm đang ở giai đoạn nghiên cứu để chứng minh tính khả thi, hay còn gọi là “mức độ sẵn sàng công nghệ cấp độ ba”.
Một nguyên mẫu thu nhỏ sẽ cần được chế tạo và thử nghiệm trong một đường hầm gió CO2 mô phỏng môi trường trên sao Hỏa.
Mặc dù có một số quặng magiê trên sao Hỏa, nhưng các chuyến bay đầu tiên có thể sẽ sử dụng kim loại từ Trái đất, theo các nhà nghiên cứu.
Tàu thám hiểm Chúc Dung của Trung Quốc, được đặt theo tên của thần lửa, đã hoạt động trên sao Hỏa từ tháng 5. Cơ quan chức năng Trung Quốc cho hay, việc hạ cánh thành công tàu Chúc Dung là nhờ sử dụng một số công nghệ trong chương trình bay siêu thanh của quốc gia.
Trung Quốc và Nga đã triển khai nhiều loại vũ khí siêu thanh trong những năm gần đây.
Đến năm 2035, Bắc Kinh có kế hoạch chế tạo một máy bay siêu thanh Trung Quốc có thể chở 10 hành khách đến bất kỳ đâu trên Trái đất trong vòng một giờ.
Và đến năm 2045, Trung Quốc sẽ có một đội máy bay vũ trụ để vận chuyển khoảng 10.000 hành khách mỗi năm đến hoặc đi từ quỹ đạo gần Trái đất, Mặt trăng hoặc sao Hỏa.
