Thang máy vũ trụ là một khái niệm nghe có vẻ rất khoa học viễn tưởng, nhưng nó hoàn toàn có thể trở thành hiện thực trong thời đại của chúng ta. Một số nhà khoa học Nhật Bản thậm chí còn dự đoán rằng con người sẽ xây dựng được thang máy vũ trụ thực sự đầu tiên vào năm 2050. Liệu điều này có khả thi không? Nếu bạn hỏi tại sao tôi lại nói như vậy thì điều đó hoàn toàn có thể, vì nó xuất phát từ miệng của Tsiolkovsky.
Tsiolkovsky sinh ra ở Nga vào năm 1857. Ông là một giáo viên toán học và vật lý. Ông cũng có một danh hiệu khác được cộng đồng khoa học công nhận, đó là "Cha đẻ của ngành du hành vũ trụ". Nếu bạn không biết gì về Tsiolkovsky thì bạn sẽ thấy bối rối khi nghe đến tiêu đề này. Làm sao một người Nga sống ở thế kỷ 19 có thể được gọi là cha đẻ của ngành du hành vũ trụ? Bạn nên biết rằng phải đến ngày 17 tháng 12 năm 1903, anh em nhà Wright mới phát minh ra máy bay và hoàn thành chuyến bay thử nghiệm đầu tiên. Nói cách khác, Tsiolkovsky thậm chí còn chưa bao giờ nhìn thấy máy bay.
Tsiolkovsky không những chưa bao giờ nhìn thấy máy bay mà còn bị điếc bẩm sinh và thậm chí còn tự học toán và vật lý. Tuy nhiên, ông đã dám tưởng tượng và tin rằng một ngày nào đó con người sẽ có thể rời khỏi trái đất và du hành vào vũ trụ.
Vì người ta tin rằng con người có thể rời khỏi trái đất nên phải tìm ra một phương pháp, nếu không thì mọi việc sẽ vô nghĩa. Vì vậy, Tsiolkovsky đã đề xuất ý tưởng về tên lửa phản lực, và sau đó đề xuất ý tưởng về nhiên liệu tên lửa lỏng và tên lửa nhiều tầng. Bây giờ chúng ta đều biết rằng mọi ý tưởng tiên tiến của Tsiolkovsky đều đã trở thành hiện thực, vì vậy Tsiolkovsky xứng đáng giành được danh hiệu "Cha đẻ của vũ trụ". Ngoài tên lửa, Tsiolkovsky còn hình dung ra một cách khác để du hành vào không gian, đó là thang máy vũ trụ.
So với tên lửa, khái niệm thang máy vũ trụ có vẻ bí ẩn hơn nhiều. Trái đất không phải là một khối cầu đứng yên. Nó quay liên tục. Ở đường xích đạo, tốc độ tuyến tính khi Trái Đất tự quay có thể đạt tới 1.670 km/giờ. Làm sao một thang máy mỏng có thể đứng được trên một quả cầu quay với tốc độ cao như vậy? Nghe có vẻ không thể nhưng thực tế là có thể.
Mọi vật có khối lượng đều có lực hấp dẫn, khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn càng lớn. Trái đất là một hình cầu có khối lượng 5,965x10∧24kg nên lực hấp dẫn khá mạnh. Ngay cả khi bạn đạt tới tốc độ vũ trụ đầu tiên và đi vào quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, bạn vẫn sẽ bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Ngoài việc chịu ảnh hưởng của trọng lực, các vật thể quay quanh Trái Đất còn chịu ảnh hưởng của một lực ảo ngược hướng với trọng lực, đó là lực ly tâm quán tính.
Lực hấp dẫn tác dụng lên một vật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, nghĩa là vật càng xa Trái Đất thì lực hấp dẫn mà vật phải chịu càng nhỏ. Tuy nhiên, lực ly tâm quán tính tác dụng lên một vật tỉ lệ thuận với khoảng cách. Khoảng cách càng xa thì lực ly tâm quán tính càng lớn. Do đó, ở một độ cao nhất định so với bề mặt Trái Đất, độ lớn của lực hấp dẫn và lực ly tâm quán tính có xu hướng nhất quán, đạt đến trạng thái cân bằng. Vị trí này được chúng tôi gọi là "quỹ đạo địa tĩnh".
Các vật thể trên quỹ đạo địa tĩnh chuyển động đồng bộ với chuyển động quay của Trái Đất, do đó, theo góc nhìn của Trái Đất, các vật thể trên quỹ đạo này có vẻ đứng yên, do đó có thể sử dụng quỹ đạo này để đặt trạm cuối của thang máy vũ trụ. Bây giờ chúng ta đã có thiết bị đầu cuối, câu hỏi tiếp theo là làm thế nào để kết nối điểm bắt đầu trên mặt đất với thiết bị đầu cuối trong không gian.
Quỹ đạo địa tĩnh nằm ở độ cao 36.000 km so với bề mặt Trái Đất, nhưng khi xây dựng thang máy, chúng ta không thể chỉ xây dựng một thang máy có chiều dài 36.000 km.
Do lực hấp dẫn tác dụng lên thân thang máy bên dưới quỹ đạo địa tĩnh lớn hơn lực ly tâm quán tính nên tốc độ của nó không phù hợp với tốc độ quay của Trái Đất và nó không thể đứng thẳng. Để giải quyết vấn đề này, thang máy cần phải được xây dựng dài hơn, điều đó có nghĩa là tổng chiều cao của thân thang máy phải cao hơn nhiều so với chiều cao của quỹ đạo địa tĩnh. Theo cách này, lực ly tâm quán tính tác dụng lên thân thang máy phía trên quỹ đạo địa tĩnh lớn hơn lực hấp dẫn của Trái Đất, trong khi lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên thân thang máy phía dưới quỹ đạo địa tĩnh lớn hơn lực ly tâm quán tính. Kết quả là hai vật thể chính bị kéo ngược lại nhau. Nếu các lực tác dụng lên hai vật chính là bằng nhau thì có thể đạt được trạng thái cân bằng. Toàn bộ thang máy không cần bất kỳ sự hỗ trợ nào và có thể đứng trên mặt đất dưới tác động cân bằng của trọng lực và lực ly tâm quán tính.
Về mặt lý thuyết, khái niệm thang máy vũ trụ hoàn toàn phù hợp với thực tế. Ngay cả với trình độ công nghệ hiện tại của con người, về cơ bản vẫn có thể đáp ứng được các điều kiện xây dựng. Nếu còn thiếu thứ gì thì đó chính là vật liệu xây dựng.
Việc xây dựng thang máy vũ trụ dựa trên sự cân bằng giữa lực hấp dẫn và lực ly tâm quán tính tác động lên phần chính của thang máy. Sự cân bằng này đạt được nhờ vào hiệu ứng "kéo", do đó vật liệu cần thiết để xây dựng thang máy vũ trụ phải có đủ độ bền. Hiện nay, vật liệu duy nhất được biết đến có thể đáp ứng được các yêu cầu xây dựng thang máy vũ trụ là ống nano carbon. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa thể làm cho tài liệu này dài hơn được. Vật liệu ống nano carbon dài nhất hiện nay trên thế giới chỉ dài nửa mét và đã được hoàn thiện bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Thanh Hoa. Do đó, sẽ mất một thời gian để xây dựng một thang máy vũ trụ dài hàng chục nghìn km.
Để biết thêm thông tin, vui lòng theo dõi tài khoản chính thức: sunmonarch
