Vì lẽ gì ta phải bay lên các vì sao?
Bởi ta là hậu duệ của các loài linh trưởng đã chọn hướng tới ngọn đồi bên cạnh.
Bởi ta sẽ không sống ở đây mãi mãi.
Và bởi các vì sao đang vẫy gọi ta đến những chân trời mới.
– JAMES VÀ GREGORY BENFORD
Trong phim Passengers (Người du hành), Avalon – con tàu liên sao tối tân sử dụng động cơ nhiệt hạch mạnh, đang trên đường đến Homestead II – khu định cư tại một hành tinh xa xôi. Lời quảng cáo di dân nghe rất hấp dẫn. Trái Đất đã già cỗi, mệt mỏi, quá tải dân số và ô nhiễm. Tại sao không tạo dựng một khởi đầu mới trên một thế giới hấp dẫn khác?
Suốt hành trình kéo dài 120 năm, các hành khách được đặt trong trạng thái “ngủ đông”, cơ thể họ đông cứng trong các kén. Khi đến nơi, Avalon sẽ tự động đánh thức 5.000 vị khách trên tàu. Họ sẽ “sống lại” từ trong kén, tinh thần sảng khoái và sẵn sàng để xây dựng cuộc sống mới trên một quê hương mới.
Tuy nhiên, giữa chuyến đi, một trận bão thiên thạch nổi lên, xuyên thủng thân tàu và gây hư hại động cơ nhiệt hạch, khiến hàng loạt sự cố xảy ra. Một hành khách thức giấc sớm, khi hành trình còn 90 năm nữa mới tới nơi. Anh cảm thấy cô đơn và chán nản với ý nghĩ phải rất lâu sau khi anh qua đời thì con tàu mới cập đến đích. Buồn chán vì không có người bầu bạn, anh quyết định đánh thức một cô bạn đồng hành xinh đẹp. Vậy là hai người yêu nhau. Nhưng khi phát hiện ra anh đã cố ý đánh thức mình sớm gần một thế kỷ và chính cô cũng sẽ chết giữa vùng tăm tối liên hành tinh, cô rất tức giận.
Những bộ phim như Passengers thể hiện nỗ lực gần đây của Hollywood nhằm đưa nhiều chi tiết thực tế vào phim viễn tưởng hơn. Tàu Avalon du hành theo lối “cổ điển”, không vượt quá tốc độ ánh sáng. Nhưng nếu hỏi bất kỳ đứa trẻ nào về tàu vũ trụ liên sao, hẳn chúng sẽ kể tới tàu Enterprise trong Star Trek hay Millennium Falcon trong Star Wars – những con tàu có thể đưa phi hành đoàn vụt qua khắp thiên hà với tốc độ nhanh hơn ánh sáng, thậm chí còn chui qua không-thời gian và lướt nhanh qua siêu không gian.
Trên thực tế, những tàu liên sao đầu tiên của chúng ta có lẽ sẽ không chở người và trông không giống những phương tiện khổng lồ, bóng bẩy trong phim chút nào. Có lẽ nó sẽ không lớn hơn một con tem thư. Năm 2016, đồng nghiệp Stephen Hawking của tôi gây chấn động thế giới khi tham gia điều hành Breakthrough Starshot – dự án chế tạo các “tàu nano”, là những con chip tinh vi đặt trên buồm và được cấp năng lượng nhờ các chùm laser khổng lồ từ Trái Đất. Mỗi con chip này to cỡ ngón tay cái, nặng chưa đầy 30g và chứa hàng tỷ bóng bán dẫn. Một trong những điểm hứa hẹn nhất của dự án là ta có thể sử dụng công nghệ hiện thời, thay vì phải đợi thêm 100-200 năm nữa. Hawking khẳng định có thể phát triển được tàu nano với kinh phí 10 tỷ đô-la trong thời gian một đời người và tàu sẽ sử dụng 100 tỷ watt năng lượng laser, có thể di chuyển với tốc độ bằng 1/5 tốc độ ánh sáng và đến Centauri – hệ sao gần Trái Đất nhất, trong vòng 20 năm. So với nó, nhiệm vụ tàu con thoi chỉ bay trong quỹ đạo Trái Đất thấp mà đã tốn gần một tỷ đô-la mỗi lần phóng.
Tàu nano sẽ có thể hoàn thành những gì tên lửa nhiên liệu hóa học không bao giờ làm được. Phương trình tên lửa của Tsiolkovsky cho thấy một tên lửa Saturn bình thường sẽ không thể bay tới ngôi sao gần nhất, vì bay càng nhanh thì năng lượng tiêu hao càng tăng theo cấp số nhân và tên lửa hóa học thông thường không thể mang theo đủ nhiên liệu cho hành trình dài như vậy. Dù nó có bay được đến những ngôi sao gần nhất thì hành trình đó cũng mất khoảng 70.000 năm.
Phần lớn năng lượng của tên lửa hóa học dùng để nâng trọng lượng của chính nó, còn tàu nano nhận năng lượng thụ động từ nguồn bên ngoài là các laser từ Trái Đất nên không có năng lượng hao phí – 100% năng lượng đều dùng để đẩy tàu đi. Và do không phải tự phát ra năng lượng nên tàu nano không có các bộ phận chuyển động. Điều này sẽ giúp giảm đáng kể nguy cơ hỏng hóc. Chúng còn không mang theo hóa chất gây nổ nên sẽ không nổ tung trên bệ phóng hay giữa vũ trụ.
Chiếc buồm laser này mang theo một con chip nhỏ. Nó được chùm laser đẩy đi với tốc độ bằng 20% tốc độ ánh sáng.
Công nghệ máy tính đã tiến bộ đến mức chúng ta có thể đưa toàn bộ một phòng thí nghiệm khoa học vào một con chip. Tàu nano sẽ có thể mang theo cả máy quay, bộ cảm ứng, bộ hóa chất và pin quang năng – tất cả đều được thiết kế để phân tích kỹ lưỡng các hành tinh xa xôi rồi gửi thông tin radio về Trái Đất. Do giá sản xuất chip máy tính đã giảm mạnh nên ta có thể phóng hàng ngàn con chip lên các vì sao và hy vọng một vài trong số chúng sẽ đi được hết chặng đường gian nan. (Đây là chiến lược bắt chước Mẹ thiên nhiên. Trong thiên nhiên, thực vật thả hàng ngàn hạt vào gió để tăng khả năng phát tán, do chỉ có một số ít hạt sẽ sống sót.)
Tàu nano bay vụt qua hệ sao Centauri ở tốc độ bằng 20% tốc độ ánh sáng sẽ chỉ có vài giờ để hoàn thành nhiệm vụ. Trong khoảng thời gian đó, nó phải định vị được những hành tinh giống Trái Đất rồi nhanh chóng chụp ảnh và phân tích để xác định đặc điểm bề mặt, nhiệt độ và cấu tạo khí quyển các hành tinh này, đặc biệt là phải tìm kiếm sự hiện diện của nước hoặc oxy. Nó cũng rà soát hệ sao để tìm tín hiệu vô tuyến, từ đó xác định có nền văn minh ngoài hành tinh nào tồn tại không.
Mark Zuckerberg, nhà sáng lập Facebook, đã công khai lên tiếng ủng hộ Breakthrough Starshot. Và nhà đầu tư Nga kiêm cựu chuyên gia vật lý Yuri Milner hứa đầu tư 100 triệu đô-la. Tàu nano giờ đã không còn chỉ là ý tưởng. Tuy vậy, ta vẫn cần tính đến một vài trở ngại trước khi có thể tiến hành trọn vẹn dự án.
