Vào ngày 26/6 vừa qua, một thông tin quan trọng đã được công bố: Cơ quan Vũ trụ Liên bang Nga (Roscosmos) vừa đề xuất đưa các tàu vũ trụ trang bị hệ thống năng lượng hạt nhân vào vận hành thực tế sau năm 2036.
Lộ trình được vạch ra rất rõ ràng: Từ nay đến năm 2036, trọng tâm sẽ là xây dựng một trạm điện hạt nhân trên Mặt Trăng, triển khai Trạm quỹ đạo Nga (ROS), và thám hiểm bằng các thiết bị tự động.
Sau cột mốc 2036, nhân loại sẽ chứng kiến sự xuất hiện của các phương tiện vận tải chạy bằng năng lượng hạt nhân, các sứ mệnh nghiên cứu sao Kim, cũng như hoạt động khai thác tài nguyên trên Mặt Trăng và các tiểu hành tinh.
Kế hoạch này nghe có vẻ như một tầm nhìn xa xôi cho nhiều thập kỷ tới. Nhưng trên thực tế, đây lại là sự hồi sinh của một ý tưởng tưởng chừng đã lỗi thời – một dự án mà các kỹ sư Liên Xô suýt chút nữa đã đưa vào thử nghiệm bay thực tế từ những năm 1980. Ý tưởng ấy vốn được khơi nguồn từ một căn phòng làm việc, nơi ba bộ óc vĩ đại đã có cuộc gặp gỡ định mệnh.
“Bộ ba K” quyết tâm chế tạo động cơ nguyên tử
Viện sĩ Sergey Pavlovich Korolev từ lâu đã nung nấu ước mơ về một hệ thống động cơ hạt nhân mạnh mẽ dành cho tên lửa. Tại Liên Xô, giấc mơ của ông bắt đầu được hiện thực hóa từ hai năm trước khi con người lần đầu tiên bay vào vũ trụ.
Cuộc gặp gỡ mang tính bước ngoặt của ba nhà khoa học kiệt xuất – Igor Kurchatov, "cha đẻ" của bom nguyên tử Xô Viết; Mstislav Keldysh, nhà lý thuyết lỗi lạc của ngành du hành vũ trụ; và Sergey Korolev, tổng công trình sư thiết kế tên lửa – đã đi đến quyết định lịch sử: Chế tạo động cơ tên lửa hạt nhân.
Đến năm 1963, quyết định phát triển các dòng động cơ tên lửa hạt nhân (RD-0410) và hệ thống năng lượng hạt nhân vũ trụ chính thức được phê duyệt bởi Viện sĩ V.P. Glushko, người đứng đầu NPO "Energomash".
Cục Thiết kế Tự động hóa Hóa chất (KBKhA) tại Voronezh được giao một nhiệm vụ hoàn toàn mới và mang tính bứt phá: Nghiên cứu và chế tạo các dòng động cơ tên lửa hạt nhân 11B91 (RD-0410) và 11B92 (RD-0411).
Ngưỡng nhiệt 3000 °C và Hydro hóa lỏng: Nguyên lý vận hành của RD-0410
Bên trong một động cơ tên lửa hạt nhân, lò phản ứng sẽ nung nóng hydro lỏng lên đến mức nhiệt kinh ngạc là 3000 °C, biến nó thành một luồng phản lực mạnh mẽ. "Trái tim" của hệ thống này là một lò phản ứng hạt nhân nhỏ gọn chạy bằng nhiên liệu Urani-235. Hydro lỏng được bơm qua vùng lõi phản ứng dưới áp suất cực cao. Tại đây, khí được làm nóng tức thì và phun ra ngoài qua loa phụt, tạo nên lực đẩy khổng lồ.
Nhờ khối lượng phân tử tối thiểu của hydro kết hợp với nhiệt độ nung cực cao, xung lực đẩy riêng của động cơ đạt tới con số ấn tượng: 910 giây. Để dễ hình dung, các động cơ tên lửa sử dụng nhiên liệu hóa học tốt nhất hiện nay cũng chỉ đạt chỉ số từ 400 đến 450 giây. Con số này chênh lệch đến hơn hai lần. Một chuyến bay lên Sao Hỏa nếu dùng nhiên liệu hóa học sẽ mất tới một năm rưỡi, nhưng với động cơ hạt nhân, thời gian chỉ còn tính bằng vài tháng.
Vào năm 1967, KBKhA đã hoàn thiện dự án tiền khả thi cho dòng RD-0410, và đến năm 1968 là thiết kế sơ bộ cho dòng RD-0411. Cũng ngay trong năm 1968, các nhà khoa học đã tiến hành khởi động vật lý thành công mô hình lò phản ứng có kích thước chuẩn tại Viện Vật lý và Năng lượng, đồng thời thực hiện thử nghiệm kích hoạt "nguội" động cơ tại NIIKhIMMASh.
Trong giai đoạn từ năm 1968 đến 1988, Liên Xô đã phóng một loạt vệ tinh thuộc dòng "Kosmos" được trang bị các lò phản ứng hạt nhân lên quỹ đạo.
Công tác thử nghiệm thực địa đối với lò phản ứng bắt đầu từ năm 1977 tại bãi thử hạt nhân Semipalatinsk. Từ năm 1978 đến 1981, bốn đợt kích hoạt thử nghiệm lò phản ứng bằng khí hydro đã được thực hiện, đạt công suất nhiệt trong khoảng từ 24 đến 63 MW.
Tổng cộng, các kỹ sư đã tiến hành khoảng 250 cuộc thử nghiệm "nguội" trên 30 mẫu động cơ khác nhau, với tổng thời gian vận hành tích lũy lên tới 169.900 giây. Đây cũng là lần đầu tiên các thiết bị tuabin-bơm nội địa với bơm hydro ba tầng, trục quay linh hoạt có gối đỡ giảm chấn đàn hồi và cụm bơm tăng áp được thử nghiệm thành công. Riêng một cụm bơm đã lập kỷ lục hoạt động bền bỉ suốt 13.338 giây.
Những kinh nghiệm quý báu từ quá trình phát triển RD-0410 sau này đã trở thành nền tảng vững chắc để chế tạo cụm tuabin-bơm cho động cơ oxy - hydro RD-0120 với các thông số kỹ thuật vượt trội hơn hẳn.
Có thể khẳng định, động cơ RD-0410 đã được chế tạo thành công và đáp ứng hoàn hảo mọi tiêu chuẩn kỹ thuật gắt gao được đặt ra.
Vì sao RD-0410 chưa bao giờ được cất cánh?
Đến năm 1988, một thực tế được nhìn nhận rõ ràng: RD-0410 chưa sẵn sàng để đưa vào ứng dụng thực tiễn trên quy mô lớn.
Có ba nguyên nhân cốt lõi dẫn đến việc này.
Rào cản kỹ thuật: Lò phản ứng dù đã trải qua hàng loạt thử nghiệm quan trọng nhưng chưa một lần nào được vận hành thử nghiệm hết toàn bộ chu kỳ thời gian dự kiến. Trong khi các cụm chi tiết bên ngoài lò phản ứng đã hoàn thành trọn vẹn quy trình kiểm tra, thì bản thân lõi phản ứng lại chưa đạt được điều đó.
Bối cảnh chính trị - kinh tế: Đây là giai đoạn của cuộc cải tổ Perestroika. Liên Xô bắt đầu cắt giảm các dự án tốn kém. Chương trình tàu vũ trụ khổng lồ "Buran" đã ngốn một nguồn ngân sách cực kỳ lớn, và dự án động cơ hạt nhân vũ trụ cũng trong tình trạng tương tự.
Áp lực quốc tế: Vào năm 1988, Mỹ cùng nhiều quốc gia khác đã áp đặt các lệnh trừng phạt lên một số doanh nghiệp tham gia dự án. Trước đó, vào năm 1978, các mảnh vỡ của vệ tinh "Kosmos-954" mang theo lò phản ứng hạt nhân đã rơi xuống lãnh thổ Canada. Sự cố này khiến quốc gia này đề xuất xem xét và thắt chặt lại toàn bộ quy định quốc tế về việc sử dụng năng lượng hạt nhân trong không gian vũ trụ.
Hệ quả là dự án đành phải khép lại.
Thế nhưng, đây không phải là dấu chấm hết hoàn toàn. Những kinh nghiệm xương máu, nền tảng công nghệ và các giải pháp kỹ thuật ưu việt vẫn được lưu giữ. Và sau nhiều thập kỷ ngủ yên, chúng đã quay trở lại.
Hậu duệ tương lai: Tàu kéo "Zeus" và dự án "Nuclon"
Vào tháng 12/2020, Roscosmos đã ký hợp đồng với Cục Thiết kế "Arsenal" để phát triển dự án tiền khả thi mang tên "Nuclon" – một phần trong chương trình chế tạo tàu kéo không gian chạy bằng năng lượng hạt nhân mang tên "Zeus".
"Zeus" là một phương tiện vận tải vũ trụ hoàn toàn mới, được thiết kế chuyên biệt cho các chuyến bay liên hành tinh. Bản chất của nó là một mô-đun vận tải - năng lượng hoạt động dựa trên hệ thống năng lượng hạt nhân.
Vào tháng 4/2026, người đứng đầu Roscosmos, ông Dmitry Bakanov, chính thức thông báo: Dự án tiền khả thi cho tổ hợp không gian dựa trên hệ thống năng lượng "Nuclon" đã hoàn thành nghiệm thu.
Sự khác biệt giữa RD-0410 và "Zeus" không chỉ nằm ở công nghệ tiên tiến hơn. Vào thập niên 1980, động cơ hạt nhân được phát triển thuần túy như một công cụ để tăng tốc và hãm phanh cho tàu vũ trụ, đóng vai trò như một động cơ tên lửa đẩy. Trong khi đó, "Zeus" lại là một mô-đun vận tải toàn diện, một "tàu kéo quỹ đạo" đa năng. Nó có khả năng dịch chuyển hàng hóa giữa các quỹ đạo khác nhau, bảo dưỡng các vệ tinh và thực hiện các chuyến hành trình dài ngày tới các hành tinh xa xôi trong hệ Mặt Trời.
Huyền thoại RD-0410 thời Xô Viết tuy chưa từng có cơ hội cất cánh bay vào không trung, nhưng ý tưởng cốt lõi của nó – sử dụng lực đẩy hạt nhân để chinh phục vũ trụ – đã chứng minh được sức sống mãnh liệt, vượt qua cả sự sụp đổ của quốc gia đã khai sinh ra nó.
Tròn nửa thế kỷ sau cuộc gặp gỡ lịch sử của bộ ba "Chữ K" trong căn phòng năm ấy, nước Nga một lần nữa lật lại bài toán này. Lần này, họ tiếp cận với những công nghệ hoàn toàn mới, với một tầm vóc vĩ mô hơn, nhưng đích đến thì vẫn vẹn nguyên như cũ.
Động cơ hạt nhân đã lỡ hẹn với vũ trụ trong thế kỷ XX. Nhưng ở thế kỷ XXI này, viễn cảnh ấy chắc chắn sẽ trở thành hiện thực.
.png "Bộ Tài chính công bố kết quả đánh giá doanh nghiệp thẩm định giá, hội viên VVA chiếm ưu thế ở nhóm xuất sắc")
