Tìm hiểu công nghệ đưa con người di chuyển liên hành tinh

Trong tác phẩm kinh điển From Earth to the Moon năm 1865, Jules Verne kể chuyện về 3 người Mỹ được "bắn" vào không gian bằng một loại súng khổng lồ, hạ cánh xuống bề mặt mặt trăng trên con tàu nặng 20.000 lbs (9.000 kg), trị giá 5,5 triệu USD (tương đương 13 tỉ USD ngày nay).

Tới năm 1969, Mỹ đã đưa 3 người lên mặt trăng trên một tàu không gian nặng 26.000 lbs (12.000 kg), trị giá khoảng 16 tỉ USD. Đó là lý do khiến nhiều người gọi nhà văn Jules Verne là nhà tiên tri. Những bước đi đầu tiên trên mặt trăng dẫn nhân loại đến một cuộc chạy đua toàn cầu để tiếp cận các hành tinh khác trong Hệ mặt trời và xa hơn nữa.

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) hiện thử nghiệm “nhà kiêm phòng thí nghiệm di động”. Nhằm giảm số lượng vật phẩm cần thiết để hạ cánh trên bề mặt một hành tinh, họ đang phát triển tàu thám hiểm kiêm phòng thí nghiệm cho các phi hành gia. Chiếc tàu này giữ cho các phi hành gia an toàn và có thể di chuyển xung quanh trong khi họ tiến hành nghiên cứu.

Công nghệ này sẽ giúp ích trong các sứ mệnh tới sao Hỏa và mặt trăng trong tương lai. Phiên bản hiện tại của dự án, Lunar Electric Rover, có thể chứa hai phi hành gia, di chuyển 6 dặm/giờ (tương đương 10 km/giờ ở Trái đất) và có khung gầm di động chắc chắn có thể xoay 360 độ. Tàu mô-đun được thiết kế cho phép các phi hành gia làm việc mà không cần mặc đồ bảo hộ cồng kềnh trong khoảng thời gian lên đến 72 giờ và có thêm không gian trống để chứa hàng hóa.  

Nhưng liệu chúng ta có thể vượt qua tốc độ ánh sáng để vươn đến các chòm sao khác? Ngay cả khi dùng hệ thống đẩy nhanh nhất hiện tại, con người cũng sẽ mất vài nghìn năm để đến ngôi sao gần nhất là Proxima Centauri. Không giống như trên phim, các phi hành gia chưa thể nhảy vào một con tàu vũ trụ rồi nhấn nút bay đến một thiên hà khác. Dù vậy, điều đó không ngăn những bộ óc vĩ đại nhất đưa ra các phát kiến.

Một phương pháp thường xuất hiện trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng là "Alcubierre warp drive" (động cơ warp của Alcubierre), cũng là ý tưởng do nhà vật lý lý thuyết Miguel Alcubierre đề xuất, dựa trên lời giải các phương trình trường của Einstein trong thuyết tương đối rộng. Thay vì phóng nhanh hơn tốc độ ánh sáng, về mặt lý thuyết, động cơ Alcubierre sẽ bóp méo không gian xung quanh để đưa tàu tiến về phía trước.  

Ý tưởng này đã bị chỉ trích nặng nề. Tuy nhiên, vào năm 2021, tiến sĩ vật lý Erik Lentz của Đại học Göttingen (Đức) đã xuất bản bài nghiên cứu "Phá vỡ rào cản warp: hạt bền siêu nhanh soliton trong lý thuyết Einstein Maxwell-plasma" chứng minh con người có khả năng tạo ra động cơ warp. Tiến sĩ Erik Lentz đề xuất dùng các soliton siêu nhanh để vượt qua một số hạn chế về năng lượng, từ đó giúp con người tiến gần hơn đến việc di chuyển nhanh hơn ánh sáng.

Khi đã vươn đến các vì sao, con người cần nơi để trú ngụ. Ngoài việc giúp chế tạo tên lửa hiệu quả về mặt chi phí, công nghệ in 3D có thể là chìa khóa để xây dựng căn cứ trên mặt trăng và các hành tinh, sử dụng các nguồn tài nguyên được khai thác ngay tại chỗ.

Công ty AI Space Factory đang làm việc để phát triển một hệ thống in 3D robot có khả năng sử dụng các vật liệu tìm thấy trên sao Hỏa, xử lý chúng thành các dạng khối để lắp ráp thành nhà và những cấu trúc khác.

NASA đầu tư nhiều nguồn lực để phát triển công nghệ sản xuất phụ tùng (AM) dùng trong không gian. Khó có thể chuyển phụ tùng thay thế cho một phi hành gia ở cách đây hàng triệu dặm nên AM là một giải pháp tiềm năng. Đến thời điểm hiện tại, NASA đã in 3D các công cụ trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Các công ty do NASA tài trợ như BeeHex cũng đang nghiên cứu cách in 3D các loại thức ăn như pizza trong không gian.