Cựu kỹ sư SpaceX chế tạo "chiến đấu cơ quỹ đạo" với công nghệ động cơ mới

Jeff Thornburg từng là nhân tố then chốt biến một dự án nghiên cứu của chính phủ thành động cơ tên lửa mạnh nhất của SpaceX. Giờ đây, ông đang nỗ lực lặp lại thành công đó tại startup của riêng mình mang tên Portal Space Systems, nơi ông đang hiện thực hóa một ý tưởng từng bị NASA gác lại để biến nó thành hệ thống đẩy thế hệ tiếp theo cho các tàu vũ trụ.

Được thành lập vào năm 2021, Portal vừa công bố vòng gọi vốn Series A trị giá 50 triệu USD vào thứ Năm tuần trước, định giá công ty ở mức 250 triệu USD. Vòng dẫn đầu này do Geodesic Capital và Mach33 thực hiện, cùng với sự tham gia của Booz Allen Ventures, ARK Invest, AlleyCorp và FUSE.

Công ty đang phát triển một công nghệ gọi là đẩy nhiệt mặt trời (solar thermal propulsion). Các động cơ vệ tinh tiêu chuẩn hiện nay thường đốt nhiên liệu hóa học hoặc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện để cung cấp năng lượng cho các động cơ đẩy có hiệu suất cao nhưng công suất thấp. Thay vào đó, động cơ của Portal sẽ tập trung nhiệt của mặt trời để làm nóng nhiên liệu đẩy, giúp tàu vũ trụ di chuyển với tốc độ cao.

Công nghệ này đã là chủ đề của các cuộc điều tra tại các phòng thí nghiệm nghiên cứu của chính phủ từ những năm 1960, gần đây nhất là một khái niệm để gửi một tàu thăm dò vào không gian liên tinh, nhưng chưa từng được đưa vào quỹ đạo. Thornburg, cùng với các đồng sáng lập Ian Vorbach và Prashaanth Ravindran, có kế hoạch thay đổi điều đó trong hai năm tới.

Bối cảnh của người sáng lập

Thornburg bắt đầu sự nghiệp của mình tại Không quân Hoa Kỳ, nơi ông làm việc trong một chương trình phát triển loại động cơ tên lửa thế hệ mới hiệu quả và mạnh mẽ mà các kỹ sư gọi là đốt chu trình giai đoạn dòng chảy đầy đủ (full-flow staged combustion). Một thập kỷ sau, ông được Elon Musk chiêu mộ về SpaceX để biến những khái niệm đó thành động cơ Raptor, động cơ hiện đang cung cấp sức mạnh cho tàu Starship khổng lồ của công ty.

Sau thời gian làm việc tại Stratolaunch và Dự án Kuiper của Amazon, ông một lần nữa quay trở lại với lĩnh vực động cơ đẩy.

Một loại động cơ tên lửa mới

Theo quan điểm của Thornburg, năng lượng nhiệt mặt trời là bước tiếp theo hợp lý trong công nghệ tên lửa. NASA đã nghiên cứu kỹ lưỡng công nghệ này vào cuối những năm 90 và kết luận rằng nó mang lại hiệu suất tốt hơn trong nhiều trường hợp. Tuy nhiên, nó không được phát triển thêm vì thời đó chưa có đủ nhu cầu về khả năng cơ động trong không gian, theo một báo cáo năm 2003 được NASA ủy quyền.

Khi đó, vệ tinh và tàu thăm dò không gian bay hiếm khi hơn, nên việc sử dụng một tên lửa mạnh mẽ hơn đơn giản hơn là đầu tư vào hệ thống đẩy trong không gian. Nhưng hiện nay, với hàng nghìn vệ tinh mới được phóng lên mỗi năm và quân đội Hoa Kỳ yêu cầu các tàu vũ trụ có thể bay nhanh giữa các quỹ đạo để do thám hoặc đối phó với đối thủ, calculus đó đã bị đảo lộn hoàn toàn.

"Việc di chuyển chậm chạp trên quỹ đạo không còn được chấp nhận nữa," Thornburg nói với TechCrunch. "Bạn biết đấy, Trung Quốc đang chạy vòng quanh tàu vũ trụ của chúng ta. Chúng ta cần khả năng tương đương."

Portal đã nhận được 45 triệu USD tài trợ chiến lược từ quân đội Hoa Kỳ, trên top 67,5 triệu USD vốn tư nhân, nhờ tiềm năng sử dụng công nghệ của họ cho chiến tranh quỹ đạo, theo Travis Bales, giám đốc điều hành của Booz Allen Ventures.

Con đường dẫn đến quỹ đạo

Để đạt được mục tiêu, công ty sẽ cần đưa công nghệ của mình hoạt động trên quỹ đạo. Điện tử bay của họ đã được phóng lên trong một chuyến chạy thử nghiệm quanh hành tinh vào tuần trước, và một tàu vũ trụ nguyên mẫu khác dự kiến sẽ phóng vào tháng 10. Công ty sẽ chứng minh một nguyên mẫu động cơ đang hoạt động với việc phóng tàu vũ trụ SuperNova đầu tiên — một "chiến đấu cơ cho quỹ đạo", theo Thornburg — dự kiến vào năm 2027.

Portal được hưởng lợi từ những tiến bộ gần đây trong chế tạo bồi đắp (additive manufacturing) và khoa học vật liệu, dẫn đến sự phát triển của bộ tập trung năng lượng mặt trời và vòi phóng kết hợp của công ty, động cơ đẩy Hex.

Những người đam mê tên lửa cho rằng tên lửa hạt nhân là bước tiếp theo để mở khóa vận chuyển trên khắp hệ mặt trời, nhưng các thách thức về quy định và pháp lý khi xây dựng một hệ thống như vậy khiến nó vượt quá khả năng của một startup.

Tuy nhiên, động cơ của Portal cũng mang lại cho công ty lợi thế dẫn đầu về một phiên bản của tên lửa nguyên tử, hệ thống đẩy nhiệt hạt nhân — về cơ bản là thay thế nhiệt của mặt trời bằng nhiệt của lò phản ứng. Khi chính phủ Hoa Kỳ sẵn sàng xây dựng nó, đội ngũ của Thornburg sẽ đã chứng minh được nhiều bộ phận chuyển động trên quỹ đạo.

"Tôi sẽ có thể giúp công nghệ này trưởng thành nhanh hơn nhiều trên quỹ đạo so với việc chúng ta cố gắng xây dựng một cơ sở thử nghiệm trên mặt trời trị giá 2 tỷ USD an toàn về hạt nhân," Thornburg nói.