Gửi bình luận
Dù còn nhiều thách thức, Mỹ và các đồng minh đang hướng tới thế hệ máy bay siêu vượt âm Mach 10 hoặc nhanh hơn.
Hơn 25 năm sau khi SR-71 Blackbird – huyền thoại trinh sát siêu tốc của Mỹ – ngừng hoạt động, nước Mỹ và các đồng minh đang hướng tới thế hệ máy bay siêu vượt âm mới có khả năng đạt tới Mach 10 hoặc nhanh hơn.
Trong suốt nhiều thập kỷ, SR-71 được xem là đỉnh cao của kỹ nghệ hàng không Mỹ: Bay cao, bay nhanh đến mức không tên lửa nào từng bắt kịp. Nhưng kỷ nguyên mới của cạnh tranh chiến lược toàn cầu đang thúc đẩy sự trở lại của công nghệ siêu vượt âm, lần này với một yếu tố bất ngờ: động cơ scramjet chạy bằng hydro.
Hydro – chìa khóa cho thế hệ máy bay siêu vượt âm kế tiếp
Cuộc chạy đua phát triển máy bay siêu vượt âm thực dụng đang trở thành sân chơi toàn cầu và không còn chỉ là cuộc chơi độc quyền của các tập đoàn quốc phòng khổng lồ. Nhiều startup hàng không vũ trụ đang tìm cách giải quyết bài toán nóng bỏng nhất của công nghệ này là làm thế nào để duy trì lực đẩy ổn định ở tốc độ cực cao mà vẫn bền vững và hiệu quả.
Trong số đó, cái tên gây chú ý mạnh mẽ nhất chính là Hypersonix Launch Systems – công ty có trụ sở tại Brisbane, Úc, đang xây dựng động cơ scramjet chạy bằng hydro hướng tới ứng dụng quân sự và cả vận tải hành khách siêu nhanh trong tương lai.
Hypersonix hiện hợp tác với NASA, Đơn vị Đổi mới Quốc phòng Mỹ (DIU) và tập đoàn quốc phòng Kratos để chế tạo các tàu bay trình diễn có thể duy trì bay ở Mach 5 trở lên.
Mẫu trình diễn DART AE dài 3,5 mét của họ, trang bị động cơ scramjet Spartan, đang chuẩn bị cất cánh thử nghiệm tại Trung tâm bay Wallops của NASA.
Nếu thành công, đây sẽ là chuyến bay siêu vượt âm đầu tiên trên thế giới sử dụng hydro xanh, mở ra cột mốc then chốt cho tính khả thi của scramjet chạy bằng nhiên liệu sạch.
Scramjet hoạt động bằng cách nén luồng khí đi vào ở tốc độ siêu âm rồi đốt cháy nhiên liệu – nghĩa là càng bay nhanh, động cơ càng hiệu quả. Hydro, với năng lượng riêng cực cao và khả năng cháy sạch, trở thành ứng viên lý tưởng.
Động cơ Spartan của Hypersonix được in 3D hoàn toàn bằng hợp kim chịu nhiệt, có khả năng hoạt động từ Mach 5 đến Mach 12 – vùng tốc độ cần thiết cho trinh sát chiến lược hoặc tấn công tầm xa thế hệ mới.
Cuộc đua siêu vượt âm toàn cầu “nóng” lên
Sự phát triển này diễn ra trong bối cảnh cuộc đua siêu vượt âm toàn cầu tăng tốc. Trung Quốc đang tiến bộ nhanh trong công nghệ tàu lượn siêu vượt âm; Nga đã triển khai hệ thống Avangard và tên lửa Kinzhal.
Phía phương Tây cũng có nhiều dự án đáng chú ý: Destinus Aerospace (Pháp) đang thiết kế máy bay vận tải siêu vượt âm chạy bằng hydro; Hyperion Aerospace (Mỹ) theo đuổi khái niệm HYPERLiner; Chương trình Invictus của ESA nghiên cứu động lực học siêu vượt âm phục vụ mục tiêu quân sự lẫn dân sự.
Lĩnh vực hàng không thương mại cũng tái gia nhập cuộc đua tốc độ: Boom Supersonic xây dựng máy bay Overture (Mach 1.7), trong khi Spike Aerospace và COMAC của Trung Quốc theo đuổi thiết kế siêu thanh riêng. Dù chưa đạt đến siêu vượt âm, những dự án này tạo ra hệ sinh thái công nghệ cao hỗ trợ cho tương lai của scramjet.
Điểm khác biệt của Hypersonix là tầm nhìn kết hợp quân sự – thương mại – không gian trong cùng hệ sinh thái động lực học.
Mẫu DART AE là phương tiện dùng một lần, mục tiêu đạt Mach 7. Phiên bản lớn hơn VISR sẽ là máy bay siêu vượt âm tái sử dụng đa nhiệm, phục vụ trinh sát, thử nghiệm tên lửa siêu vượt âm và nhiệm vụ quân sự khác.
Xa hơn nữa, khái niệm Delta Velos hướng tới bệ phóng vệ tinh nhỏ tái sử dụng chạy bằng scramjet, có thể đặt 50 kg tải trọng vào quỹ đạo – một bước ngoặt lớn cho lĩnh vực phóng vệ tinh thương mại.
Còn nhiều thách thức
Bay ở Mach 10 nghĩa là thân máy bay phải chịu nhiệt độ trên 1.800°C, đòi hỏi vật liệu tiên tiến như gốm ma trận composite (CMC) và hợp kim chịu nhiệt đặc biệt.
Bên cạnh đó, khung thân phải rất nhẹ nhưng vẫn cực bền, chống được môi trường khí động học khắc nghiệt trong thời gian dài.
Bởi scramjet không thể hoạt động ở tốc độ thấp, mọi máy bay siêu vượt âm đều cần động cơ lai: Thường phải dùng tên lửa đẩy để tăng tốc đến ngưỡng kích hoạt scramjet.
Dù đầy hứa hẹn, hydro đi kèm những rào cản lớn: Cần hệ thống trữ lạnh phức tạp; Cơ sở hạ tầng hydro toàn cầu hiện còn hạn chế; Vận chuyển hydro đến các cơ sở thử nghiệm hoặc sân bay xa xôi không hề dễ dàng.
Tuy vậy, giới công nghệ dự đoán giá hydro sạch sẽ giảm mạnh từ đầu thập niên 2030. Một số công ty Mỹ như H2 Clipper còn đề xuất khí cầu chở hydro để cung cấp nhiên liệu cho các cơ sở hàng không vũ trụ tại vùng xa.
Hypersonix đã nhận được tài trợ và hợp tác từ NASA, DIU và cả Bộ Quốc phòng Anh – cơ chế đầu tư tương tự thời kỳ đầu của ngành hàng không, khi ngân sách quân sự đóng vai trò hạt nhân cho các công nghệ sau này bước ra lĩnh vực dân dụng.
Các hãng hàng không lớn như United Airlines và Virgin Atlantic cũng bắt đầu quan tâm đến viễn cảnh vận tải hành khách siêu vượt âm vào thập niên 2030–2040.
Dù tiềm năng lớn, bay dân dụng ở Mach 5 vẫn còn xa vời. Những thách thức chưa thể vượt qua: tiêu chuẩn an toàn cực cao; bài toán vật liệu chịu nhiệt cho cabin hành khách; hệ thống thoát hiểm mới hoàn toàn; rủi ro khí động học ở tốc độ siêu vượt âm.
Trong tương lai gần, tên lửa siêu vượt âm, máy bay trinh sát và phương tiện phóng vệ tinh sẽ là các lĩnh vực ứng dụng trước tiên.
Lầu Năm Góc coi công nghệ siêu vượt âm như yếu tố sống còn để duy trì lợi thế trước tốc độ hiện đại hóa quân sự của Trung Quốc.
Một máy bay trinh sát siêu vượt âm chạy bằng hydro có thể: xâm nhập không phận bị từ chối; thu thập tình báo; rút lui trước khi bị phát hiện.
Đây chính là điều mà người ta kỳ vọng từ “Hậu duệ của Blackbird” – đôi khi được gọi là “Son of Blackbird”. Phiên bản đầu tiên gần như chắc chắn sẽ là phương tiện không người lái.
Nếu động cơ scramjet chạy bằng hydro chứng minh được tính khả thi, nhân loại có thể bước vào thời kỳ mà bay ở Mach 10 trở thành chuyện bình thường – điều từng chỉ xuất hiện trong khoa học viễn tưởng.
Với những nỗ lực từ các công ty như Hypersonix, biên giới công nghệ đang được đẩy lùi nhanh hơn dự đoán. Thế giới có thể tiến gần tới kỷ nguyên máy bay siêu vượt âm sạch, hiệu quả và tái sử dụng – một bước ngoặt không chỉ cho quân sự mà cho cả tương lai hàng không dân dụng.
