Rút ngắn hành trình đến sao Hỏa nhờ động cơ chạy bằng CO2

Tin khoa học mới nhất trên tờ Gizmag đề cập đến phát minh động cơ chạy bằng nhiên liệu carbon dioxide mới của 2 trường Đại học Northumbria và Edinburgh, điều này giúp cho cuộc hành trình con người đến với sao Hỏa trong tương lai trở nên gần hơn. Nhờ vào việc khai thác tác động của hiệu ứng Leidenfrost, các nhà nghiên cứu hy vọng động cơ mới có thể được hỗ trợ hoạt động với số lượng lớn băng khô có trên hành tinh đỏ, nhờ đó sẽ làm giảm quá trình cung cấp nhiên liệu vào cho hành trình đặt chân lên sao Hỏa.

Tin khoa học về phát minh đông cơ mới giúp rút ngắn hành trình lên sao Hỏa của con người

Loại động cơ mới phát minh của các nhà nghiên cứu đã tận dụng hiệu ứng Leidenfrost- Hiện tượng này xảy ra khi một chất lỏng tiếp xúc với một vật thể đang có nhiệt độ cao hơn nhiệt hóa hơi của chất lỏng đó, phần tiếp xúc sẽ bốc hơi tạo thành một lớp cách ly có áp suất cao hơn môi trường xung quanh. Chính áp suất này đã nâng giọt nước lên và đẩy nó chạy đi nếu có kèm theo hiện tượng nhiễu động. Đây là hiệu ứng thường thấy khi các giọt nước rơi trên mặt của một chảo nóng, sẽ thấy giọt nước bỗng linh động khác thường, nó trượt thật nhanh và thậm chí có thể leo ngược lên mép chảo.

Để tạo ra một động cơ nguyên mẫu sử dụng hiệu ứng này, hai nhóm nghiên cứu đã làm bay hơi một hòn băng khô trên một bề mặt nhôm nóng, nơi động cơ nổi lên một ổ lót trục để hóa hơi nước của khí bốc lên. Với cách sắp xếp này, bề mặt nhôm sẽ hoạt động nhấp nhô, thay vì các đường gờ trên bề mặt phẳng chạy theo một chiều, thì hiệu ứng sẽ giúp chúng tạo hình tròn, nhờ vậy sẽ tạo ra một tuabin cho động cơ.

Điều này lý giải rằng khi băng khô đã chịu ảnh hưởng của hiệu ứng Leidenfrost, thay vì chỉ đơn giản là lăn và tượt ra khỏi bề mặt, thì nó  sẽ luân chuyển theo một vòng tròn. Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu đã gắn một loạt các nam châm và cuộn dây đồng trên đông cơ,  khi quay, động cơ sẽ hoạt động như một động cơ điện và tạo ra một dòng xoay chiều. Đây là lần đầu tiên hiệu ứng Leidenfrost được sử dụng để sản xuất ra dạng năng lượng hữu ích.

Tin khoa học mới về hiệu ứng Leidenfrost tạo tuabin hỗ trợ động cơ cho chuyến du hành lên sao Hỏa

Tiến sĩ Gary Wells, một thành viên nghiên cứu tại Khoa Vật lý và Kỹ thuật điện tại Đại học Northumbria cho biết: "Cơ chế hoạt động làm việc của một động cơ dựa trên Leidenfrost khá khác biệt với động cơ dựa trên nhiệt hơi nước: “Lớp hơi nước ở áp suất cao sẽ giúp cánh quạt xoay tự do mà năng lượng của nó được chuyển thành năng lượng mà không cần một ổ trục nào khác, do đó các quá trình trao đổi ở động cơ mới sẽ có độ ma sát thấp".

Trong khi một số nhà khoa học khác đã đề xuất khai thác CO2 trong khí quyển của sao Hỏa để hỗ trợ động cơ điện rocket, nhưng hệ thống này hoạt động khác hoàn toàn. Nó không cần bất kỳ nhiên liệu tích trữ trực tiếp nào trong quá trình tạo ra năng lượng. Thay vào đó, động cơ mới có khả năng tận dụng nhiệt tạo ra để sử dụng lợi thế của hiệu ứng Leidenfrost bằng cách khai thác các vị trí bốc hơi thấp của carbon dioxide khô để làm quay một turbine tạo ra điện. Nhóm nghiên cứu tin rằng loại động cơ mới cùng với tiềm năng phong phú của carbon dioxide khô trên sao Hỏa, hứa hẹn cho các cuộc hành trình đi lên sao Hỏa, nơi mà động cơ này hỗ trợ sử dụng trong thời gian dài để thăm dò, thậm chí là khai thác tài nguyên thiên nhiên trên hành tinh Đỏ.

Tin khoa học cho biết băng khô trên sao Hỏa sẽ là nguồn cung cấp nhiên liệu hữu ích cho động cơ mới

Tiến sĩ Rodrigo Ledesma-Aguilar, đồng tác giả của nghiên cứu tại Northumbria cho biết "Carbon dioxide trên sao Hỏa đóng một vai trò tương tự như nước trên Trái đất, đó là một nguồn năng lượng xuất hiện phổ biến rộng rãi , cũng trải qua các giai đoạn thay đổi theo chu kỳ dưới sự thay đổi nhiệt độ tự nhiên trên sao Hỏa. Có lẽ các nhà máy điện trong tương lai trên sao Hỏa sẽ khai thác các nguồn tài nguyên như các khối băng khô bốc hơi, hoặc để kênh năng lượng hóa học chiết xuất từ carbon dựa trên các nguồn khác nhau, chẳng hạn như khí mê-tan,… để tạo ra năng lượng. "

Tiến sĩ Ledesma-Aguilar cho biết thêm: "Một điều chắc chắn rằng tương lai đặt chân lên các hành tinh khác của chúng ta cũng phụ thuộc vào khả năng thích ứng của chúng ta với những hạn chế tồn tại khác thường trên các hành tinh lạ dó, nhờ đó sẽ tìm ra những cách để khai thác tài nguyên thiên nhiên mà trên trái đất chưa từng có."

Thùy Nguyễn