Hãy tưởng tượng một sợi dây dài nối Trái đất với không gian có thể đưa chúng ta lên quỹ đạo với chi phí thấp và bay đến các hành tinh khác với tốc độ kỷ lục. Đó là ý tưởng cơ bản đằng sau thang máy vũ trụ.

Thay vì mất từ 6-8 tháng để tới sao Hỏa, các nhà khoa học ước tính thang máy vũ trụ có thể đưa chúng ta tới đó trong vòng 3 đến 4 tháng hoặc thậm chí nhanh nhất là 40 ngày.

Khái niệm thang máy vũ trụ không phải là mới, nhưng việc xây dựng một cấu trúc như vậy không hề dễ dàng và còn nhiều vấn đề khác ngoài công nghệ đang cản trở. Tuy nhiên, công ty Obayashi có trụ sở tại Nhật Bản cho rằng họ có đủ chuyên môn để phát triển dự án này.

Nhật Bản đặt mục tiêu xây dựng thang máy vũ trụ vào năm 2050

Được biết đến với việc xây dựng tòa tháp cao nhất thế giới, Tokyo Skytree, Tập đoàn Obayashi tuyên bố vào năm 2012 rằng họ sẽ đạt đến những tầm cao mới bằng thang máy vũ trụ của riêng mình.

Tháp Skytree của Nhật Bản. Ảnh: Reuters

Trong một báo cáo cùng năm đó, công ty cho biết họ sẽ bắt đầu xây dựng dự án trị giá 100 tỷ USD này vào năm 2025 và có thể bắt đầu hoạt động sớm nhất là vào năm 2050, theo BI.

Theo Yoji Ishikawa, đại diện phòng sáng tạo công nghệ tương lai của công ty, tuy họ không có khả năng bắt đầu thi công trong năm sau, hiện nay họ đang ở giai đoạn nghiên cứu phát triển, thiết kế sơ bộ, xây dựng quan hệ đối tác và quảng bá.

Một con đường rẻ hơn để tiến vào không gian

Việc phóng con người và vật thể vào không gian bằng tên lửa là vô cùng tốn kém. Ví dụ, NASA đã ước tính bốn sứ mệnh lên mặt trăng Artemis sẽ tiêu tốn 4,1 tỷ USD cho mỗi lần phóng .

Hoạt động phóng đòi hỏi nhiều nhiên liệu để bay vào không gian, nhưng do nhiên liệu rất nặng nên cần tăng lượng nhiên liệu sử dụng.

Thang máy vũ trụ là khái niệm tạo ra sợi dây dài nối Trái đất với không gian có thể đưa chúng ta lên quỹ đạo với chi phí thấp và bay đến các hành tinh khác với tốc độ kỷ lục. Ảnh: Getty Images

Tuy nhiên, với thang máy vũ trụ, bạn không cần tên lửa hay nhiên liệu. Theo một số thiết kế, thang máy vũ trụ có thể chở hàng lên quỹ đạo bằng xe điện từ gọi là xe leo. Xe leo có thể hoạt động nhờ nguồn điện ở xa như điện mặt trời hoặc vi sóng, từ đó loại bỏ nhu cầu về nhiên liệu.

Trong báo cáo cho Tập đoàn Obayashi, Ishikawa tính toán loại thang máy vũ trụ này có thể giúp giảm hạ chi phí vận chuyển hàng hóa vào không gian xuống 57 USD/0,5 kg. Các ước tính khác về thang máy vũ trụ đưa ra mức chi phí 227 kg/0,5 kg.

Ngay cả Falcon 9 của SpaceX, với giá khoảng 1.227 USD/0,5kg, là một trong những tên lửa phóng rẻ nhất, vẫn đắt gấp khoảng 5 lần so với ước tính chi phí cho thang máy vũ trụ.

Ngoài ra, thang máy vũ trụ không có nguy cơ phát nổ tên lửa và xe leo có thể là phương tiện không phát thải.

Với tốc độ tương đối dễ chịu là 200 km/h, xe leo của Tập đoàn Obayashi sẽ di chuyển chậm hơn tên lửa nhưng sẽ có ít rung động hơn, điều này tốt cho các thiết bị nhạy cảm.

Những phương tiện được gọi là xe leo sẽ vận chuyển hàng hóa con người giữa các hành tinh. Ảnh: Getty Images

Theo Ishikawa, công ty Obayashi coi thang máy vũ trụ như một loại dự án công cộng mới, đem lại lợi ích cho toàn nhân loại.

Trở ngại khi thực hiện siêu dự án thang máy vũ trụ

Hiện nay, một trong những trở ngại lớn nhất với xây dựng thang máy vũ trụ là chọn vật liệu làm dây hoặc nối. Để chịu lực căng cực lớn, đường ống cần phải rất dày nếu nó được làm từ vật liệu thông thường như thép, thậm chí nó sẽ cần nhiều thép hơn lượng thép tồn tại trên Trái đất.

Báo cáo của Ishikawa gợi ý rằng Tập đoàn Obayashi có thể sử dụng ống nano carbon. Một ống nano là lớp graphite cuộn lại, nhẹ hơn nhiều và ít có khả năng đứt gãy dưới lực căng lớn so với thép, do đó thang máy vũ trụ có thể nhỏ hơn hẳn.

Tuy nhiên, nó cũng có một nhược điểm. Mặc dù các ống nano rất bền nhưng chúng cũng rất nhỏ, có đường cứng cỡ một phần tỷ m. Mẫu dài nhất hiện nay chỉ khoảng 0,6m. Để đạt độ cân bằng hoàn hảo và lên tới quỹ đạo địa đồng bộ, dây nối cần dài ít nhất 35.406m.

Thay vào đó, giới nghiên cứu có thể cần phát triển vật liệu hoàn toàn mới, Ishikawa cho biết.

Dù vật liệu ra sao thì vẫn còn những vấn đề khác. Ví dụ, dây nối của thang máy vũ trụ sẽ chịu lực căng khủng khiếp đến mức dễ đứt. Một tia sét đánh trúng có thể làm nó bốc hơi. Ngoài ra còn có các thời tiết khác cần xem xét như lốc xoáy, gió mùa và bão.

Ngoài ra, công ty cũng sẽ phải mất rất nhiều chuyến đi để bù đắp cho mức giá xây dựng khổng lồ đó.

“Đó chỉ là bề nổi của những thách thức và không thể chỉ một công ty giải quyết được tất cả những vấn đề đó”, Ishikawa nói. “Chúng tôi cần sự hợp tác từ các ngành công nghiệp khác nhau”.

Đó là rất nhiều trở ngại phải vượt qua để khởi công xây dựng kịp thời và đi vào hoạt động vào năm 2050, đặc biệt khi Ishikawa ước tính sẽ mất 25 năm để xây dựng. Ông lưu ý rằng ước tính đến năm 2050 luôn đi kèm với những cảnh báo về sự tiến bộ của công nghệ. “Đó không phải là mục tiêu hay lời hứa của chúng tôi”, ông nói, nhưng cho hay công ty vẫn đang hướng tới mục tiêu.