Nga phát minh động cơ plasma có tuổi thọ "không tưởng", vượt 2.000 giờ thử nghiệm không suy giảm lực đẩy

Các kỹ sư Nga vừa tạo ra bước ngoặt mới trong công nghệ vũ trụ với dòng động cơ plasma sở hữu tuổi thọ gần như vô hạn.

Bằng cách ngăn chặn dòng hạt mang điện va chạm và mài mòn các chi tiết máy, công nghệ này giải quyết triệt để điểm yếu cố hữu của động cơ điện, mở ra cơ hội đưa các vệ tinh nhỏ vươn xa đến các hành tinh và tiểu hành tinh giàu tài nguyên, truyền thông Nga đưa tin ngày 26/10.

Các kỹ sư Nga cho biết, tuổi thọ gần như vô hạn của hệ thống đẩy cũng mở ra khả năng thực hiện các nhiệm vụ tham vọng hơn, bao gồm các chuyến thám hiểm bằng tàu vũ trụ nhỏ đến Mặt Trăng, cũng như đến Sao Hỏa, Sao Kim và các hành tinh khác.

Một lĩnh vực đầy triển vọng khác là nghiên cứu các tiểu hành tinh gần Trái Đất. Vệ tinh sẽ có khả năng đánh giá tiềm năng tài nguyên của chúng và phát triển các công nghệ để khai thác khoáng sản, bao gồm cả đất hiếm và kim loại quý.

Nhật báo Izvestia (Nga) cho biết, công nghệ này đã hoàn tất giai đoạn nghiên cứu và sẵn sàng sản xuất hàng loạt; quá trình tùy chỉnh để tích hợp lên từng dòng vệ tinh cụ thể dự kiến chỉ mất khoảng 6 tháng.

Điểm đột phá của động cơ plasma Nga

Công trình do Viện Nghiên cứu Cơ học Ứng dụng và Điện động lực học thuộc Đại học Hàng không Moscow (MAI) phát triển.

Ở các động cơ plasma truyền thống, khi tạo ra lực đẩy, dòng i-on và electron gia tốc ở tốc độ cao sẽ liên tục va đập vào thành ống phóng điện bằng gốm. Theo thời gian, lớp cách điện này bị bào mòn, làm biến dạng cấu trúc, khiến lực đẩy lẫn tốc độ phun plasma bị suy giảm nghiêm trọng.

Để khắc phục, đội ngũ nghiên cứu do kỹ sư trưởng Egor Shilov đứng đầu đã dời toàn bộ vùng gia tốc plasma ra bên ngoài kênh phóng điện thông qua việc điều khiển từ trường chuyên dụng. Nhờ dòng hạt không còn chạm vào thành ống gốm, lớp cách điện được bảo vệ nguyên vẹn.

Thử nghiệm thực tế chứng minh động cơ công suất 900W này chịu được hơn 10.000 lần bật/tắt và giữ nguyên hiệu suất ổn định tuyệt đối trong suốt quá trình vận hành. Động cơ đã vượt qua thử nghiệm vận hành liên tục gần 2.000 giờ (khoảng 83 ngày 8 giờ) với kết quả xuất sắc.

Những thông số này cho phép vận hành thiết bị trên tàu vũ trụ có trọng lượng từ vài trăm kg đến một tấn hoặc hơn.

"Các động cơ điện trước đây thường suy giảm công suất theo thời gian, buộc các trung tâm điều khiển phải liên tục điều chỉnh lịch trình bay. Động cơ mới của MAI xóa bỏ hoàn toàn hạn chế này. Nó có thể tăng tốc các ion lên tốc độ xấp xỉ 20 km/giây và sử dụng nhiên liệu ít hơn từ 5 - 7 lần so với động cơ hóa học; đồng thời đảm bảo vận hành ổn định trong suốt vòng đời 5-7 năm của vệ tinh" - Alexander Bogaty, quản lý dự án và Phó Giám đốc Phát triển tại Viện Nghiên cứu Cơ học Ứng dụng và Điện động lực học thuộc MAI, cho biết.

Nhờ đó, các vệ tinh trọng lượng hơn 1 tấn có thể cơ động linh hoạt: Dễ dàng thay đổi quỹ đạo, né tránh rác vũ trụ và duy trì vị trí chuẩn xác trong các chòm sao vệ tinh phức tạp.

Điều này sẽ đơn giản hóa việc điều khiển tàu vũ trụ, tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời cải thiện hiệu quả của chòm sao vệ tinh trên quỹ đạo.

Đặc biệt, khi hết hạn sử dụng, động cơ sẽ kích hoạt để chủ động đưa vệ tinh rời quỹ đạo, ngăn ngừa nguy cơ biến thành rác vũ trụ, giảm thiểu ô nhiễm rác thải ngoài không gian.

Dù động cơ ion của Mỹ cũng có tuổi thọ cao nhưng lại rất kềnh càng và nặng nề. Trái lại, thiết kế của MAI vừa gọn nhẹ vừa tạo ra lực đẩy mạnh mẽ.

Trong tương lai, sự phát triển này có thể trở thành nền tảng cho cả một dòng động cơ plasma nội địa Nga.

Tham khảo: Nhật báo Izvestia