Module lõi Trạm vũ trụ Thiên Cung của Trung Quốc được thiết lập để trở thành tàu có người lái đầu tiên sử dụng hệ thống đẩy ion - công nghệ có thể cắt giảm thời gian hành trình đến sao Hỏa.
Các động cơ đẩy đã được sử dụng từ những năm 1970, nhưng Trung Quốc hy vọng sẽ phát triển chúng trên quy mô lớn hơn nhiều cho các sứ mệnh không gian sâu của mình.
Theo SCMP, module lõi Thiên Hà của trạm hoạt động nhờ 4 động cơ ion - còn được gọi là động cơ đẩy hiệu ứng Hall. Bốn động cơ ion tuy nhỏ so với động cơ tên lửa nhưng chúng cực kỳ hiệu quả.
Ví dụ, Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) tiêu thụ hơn 4 tấn nhiên liệu hàng năm để hoạt động trong quỹ đạo gần Trái đất. Nếu dùng động cơ đẩy ion, mức tiêu thụ của nó sẽ giảm xuống còn 400kg, và chỉ cần tiếp nhiên liệu mỗi năm một lần, theo Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Với công nghệ tên lửa hiện nay, một chuyến đi của phi hành đoàn tới sao Hỏa sẽ mất hơn 8 tháng và sẽ cần một tàu vũ trụ đủ lớn để chở đủ nhiên liệu và các vật tư khác.
Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu tính toán, tàu vũ trụ trang bị động cơ đẩy ion 200 megawatt có thể rút ngắn thời gian hành trình xuống chỉ còn 39 ngày và cho phép sứ mệnh sử dụng các tàu nhỏ hơn hoặc chở nhiều vật tư hơn.
This browser does not support the video element.
Khi cuộc chạy đua vũ trụ giữa Mỹ và Trung Quốc ngày càng gay gắt, công nghệ động cơ điện đang chuyển từ hậu trường sang trung tâm. SpaceX, công ty tư nhân do Elon Musk thành lập, có kế hoạch phóng hàng chục nghìn vệ tinh nhỏ hoạt động bằng động cơ ion.
Trong khi đó, Trung Quốc đã sử dụng công nghệ này trên một số vệ tinh của mình, và có kế hoạch sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ các chòm sao vệ tinh cực kỳ chính xác có thể thu nhận sóng hấp dẫn, vệ tinh thương mại, vệ tinh quân sự thế hệ mới, đến tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng hạt nhân tốc độ cao có thể đưa các phi hành gia lên sao Hỏa.
Hầu hết các thiết bị sử dụng động cơ ion trong vũ trụ tạo ra khoảng 1 kilowatt điện, nhưng Trung Quốc đang có kế hoạch chế tạo động cơ công suất lớn hơn nhiều như một phần của chương trình không gian đầy tham vọng.
“Đối với các nhiệm vụ không gian lớn như thám hiểm không gian sâu, công suất của hệ thống đẩy điện có thể vượt quá 5MW thậm chí lên tới 500MW. Công suất cao hơn có nghĩa là thời gian vận chuyển đến mục tiêu thăm dò ngắn hơn” - Hang Guanrong và các đồng nghiệp thuộc Viện Trạm Vũ trụ Thượng Hải viết trong một bài báo đăng trên tạp chí trong nước Aerospace China.
Động cơ đẩy hiệu ứng Hall được đặt theo tên của Edwin Herbert Hall, một nhà vật lý người Mỹ, người đã phát hiện ra vào những năm 1930 rằng các hạt mang điện có thể tạo ra lực đẩy, nhưng các nhà khoa học và kỹ sư Liên Xô là những người đầu tiên đưa lý thuyết này vào cuộc sống.
Liên Xô bắt đầu chế tạo nhiều loại động cơ đẩy Hall cho vệ tinh vào những năm 1970 và thậm chí còn bán một số loại động cơ này cho NASA.
Trong khi NASA cũng bắt đầu xây dựng động cơ đẩy ion của riêng mình, các nhà chức trách Mỹ coi đây là động cơ phụ vì một số lý do. Lực đẩy được tạo ra bởi hệ thống đẩy điện thường khá nhỏ. Quan trọng hơn, các hạt tích điện có thể ăn mòn các bộ phận của động cơ và có thể rút ngắn tuổi thọ của vệ tinh, khiến các phi hành gia gặp nguy hiểm.
Ở Trung Quốc, các nhà khoa học đã và đang làm việc để cải tiến công nghệ này. Viện Trạm Vũ trụ Thượng Hải đã bắt đầu thử nghiệm trên mặt đất động cơ HET-3000 công suất 50KW được thiết kế chủ yếu cho các nhiệm vụ chở người quy mô lớn, các nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa lên Mặt trăng và sao Hỏa.
Khi được kích hoạt, động cơ đẩy ion tạo ra luồng khói màu xanh và các vòng sáng hình tròn do các hạt tích điện cực nóng rời khỏi động cơ với vận tốc gấp 30 lần tốc độ âm thanh.
Theo Viện Khoa học Trung Quốc, động cơ đẩy ion đã đốt cháy không ngừng trong 8.240 giờ - hoặc hơn 11 tháng - mà không gặp trục trặc, một dấu hiệu cho thấy chúng có thể dễ dàng đáp ứng tuổi thọ 15 năm theo thiết kế của trạm vũ trụ Trung Quốc.