Liệu tàu vũ trụ trong tương lai có thể bỏ vừa túi của bạn? - Dhonam Pemba

Bài học đầy đủ tại: http://ed.ted.com/lessons/will-future-spaceships-fit-in-our-pockets-dhonam-pemba

Khi hình dung về tên lửa, bạn có lẽ hình dung về một phương tiện khổng lồ mang rất nhiều nhiên liệu, con người và hàng hoá. Nhưng nếu thế hệ tên lửa trong tương lai có thể nhỏ đến mức có thể bỏ vừa túi của bạn? Dhonam Pemba mô tả chi tiết về tương lai của tàu vũ trụ siêu nhỏ, và cách mà các nhà khoa học NASA đang hy vọng nhằm sử dụng vi phản lực để phóng những tàu siêu nhỏ này ra ngoài quĩ đạo trái đất..

Bài giảng của Dhonam Pemba, hoạt hoạ bởi Qa'ed Mai.

Khi bạn hình dung một tàu không gian,
bạn có lẽ nghĩ về cái này,

hay cái này, hay có thể là cái này.

Điểm chung của chúng là gì?

Ngoài những thứ khác, chúng đều lớn bởi
vì phải mang theo con người, nhiêu liệu,

và đủ loại phụ trợ, thiết bị khoa học,

và đôi khi, laser tiêu diệt hành tinh.

Nhưng thế hệ tiếp theo của tàu
không gian có thể nhỏ hơn rất nhiều.

Chúng ta đang nói về nhỏ vừa-túi-của-bạn.

Tưởng tượng việc gửi tập đoàn những tàu
không gian siêu nhỏ này tới các thiên hà.

Chúng có thể khám phá các ngôi sao
và hành tinh xa xôi

bằng cách mang theo các cảm biến điện tử

nó có thể đo lường mọi thứ
từ nhiệt độ cho đến tia vũ trụ.

Bạn có thể phóng hàng ngàn bản

mà chỉ tốn ngang với
một chiếc tàu không gian,

gia tăng theo luỹ thừa lượng dữ liệu

mà chúng ta có thể thu thập từ vũ trụ.

Và mỗi tàu nhỏ thì không quan trọng

nghĩa là ta có thể gửi chúng
tới những môi trường

mà nó quá rủi ro đối với một tên lửa
hay tàu thăm dò tỉ đô.

Hàng trăm tàu thăm dò nhỏ
đang thật sự quay quanh Trái Đất,

chụp ảnh ngoài không gian,

và thu thập nhiều dữ liệu,

ví như hành vi của vi khuẩn trong
bầu khí quyển Trái Đất

và những tín hiệu từ trường
giúp ích cho việc dự báo động đất.

Nhưng ta có thể biết thêm rất nhiều nếu
chúng có thể bay khỏi quỹ đạo Trái Đất.

Đó chính xác là điều mà các
cơ quan như NASA muốn làm:

gửi các tàu thăm dò siêu nhỏ tới
các hành tinh có khả năng duy trì sự sống

và ghi lại các hiện tượng thiên văn mà
chúng ta không thể nghiên cứu từ Trái Đất.

Nhưng những thứ quá nhỏ không thể mang
một động cơ lớn hay nhiều tấn nhiêu liệu,

làm sao con tàu có thể đẩy nó đi?

Với tàu không gian siêu nhỏ, hoá ra,
bạn cần vi phản lực.

Trên những thang đo thật sự nhỏ,

một vài định luật vật lý
quen thuộc không thể áp dụng,

đặc biệt là, cơ học Newton bị phá vỡ,

và các lực thường bị bỏ qua
trở nên quan trọng.

Những lực này gồm có
sức căng bề mặt và mao dẫn,

những hiện tượng điều khiển
những vật nhỏ bé.

Hệ thống đẩy siêu nhỏ có thể dùng
những lực này để hoạt động tàu không gian.

Một ví dụ cách thức hoạt động có thể

được gọi là hệ thống đẩy
điện tử lưu chất vi mô.

Nó là một dạng đẩy ion,

điều này có nghĩa là nó bắn ra các
hạt mang điện để sinh ra mômen.

Một mô hình đang được phát triển
tại phòng thí nghiệm phản lực của NASA

chỉ dài khoảng vài centimet.

Đây là cách nó hoạt động.

Tấm kim loạt kích thước lá tem này
được bao phủ bởi hàng trăm đầu kim nhỏ

và được phủ một lớp kim loại có điểm
nóng chảy thấp, chẳng hạn như indium.

Một lưới kim loại
đặt phía trên các đầu kim,

và một điện trường được thiết lặp
nằm giữa lưới và tấm kim loại.

Khi tấm kim loại được làm nóng,
indium nóng chảy

và hiện tượng mao dẫn khiến
kim loại lỏng leo lên các cây kim.

Điện trường kéo kim loại lỏng
hướng về phía trước,

trong khi sức căng bề mặt
kéo nó về phía sau,

kiếm cho indium bị
biến dạng thành hình nón.

Bán kính nhỏ tại đầu mút các cây kim

làm cho điện trường thắng
được sức căng bề mặt,

và khi điều này xảy ra,

những ion tích điện dương bị bắn ra với
tốc độ hàng chục kilomet trên giây.

Dòng ion đẩy tàu không gian
về phía ngược lại,

nhờ vào định luật ba của Newton.

Và mặc dù mỗi ion là một hạt cực kì nhỏ,

hợp lực của rất nhiều ion đẩy
ra xa khỏi con tàu

là đủ để sinh ra gia tốc đáng kể.

Và không như ống xả của
một động cơ tên lửa,

dòng ion này nhỏ hơn nhiều
và hiệu quả hơn hẳn nhiêu liệu,

điều này khiến cho nó rất phù hợp cho các
hành trình dài ngày vào không gian xa xôi.

Những hệ thống đẩy siêu nhỏ này
chưa được kiểm chứng toàn bộ.

nhưng một vài nhà khoa học nghĩ rằng
chúng sẽ cung cấp đủ lực đẩy

để mang các tàu nhỏ khỏi
quỹ đạo quanh Trái đất.

Các nhà khoa học này dự đoán hàng ngàn
tàu không gian siêu nhỏ

sẽ được phóng trong mười năm tới

để thu thập những dữ liệu mà
hiện tại chúng ta chỉ có thể mơ tới.

Và đó là khoa học tên về lửa siêu nhỏ.