Thang máy vũ trụ sẽ là ứng dụng công nghệ nano làm thay đổi cục diện. Trục thang sẽ kéo dài từ Trái Đất đến ngoài không gian. Bạn bước vào thang rồi nhấn nút, thang sẽ nhanh chóng nâng bạn vào quỹ đạo. Khi tên lửa đẩy cất cánh trên bệ phóng, bạn sẽ bị trọng lực đè nặng. Nhưng thang máy vũ trụ sẽ đưa bạn vào không gian nhẹ nhàng như đi thang máy lên tầng thượng trung tâm mua sắm. Giống cây đậu thần của Jack[1], nó như thách thức trọng lực và giúp bạn phóng lên trời chẳng chút khó khăn.

Người đầu tiên bàn đến khả năng xây thang máy vũ trụ là nhà vật lý người Nga Konstantin Tsiolkovsky. Ông nảy ra ý tưởng này từ cách người ta xây dựng tháp Eiffel vào thập niên 1880. Nếu các kỹ sư có thể làm một công trình vĩ đại như vậy, ông tự hỏi, thì tại sao không xây cao tiếp và vượt ra ngoài không gian? Sử dụng kiến thức vật lý cơ bản, ông chứng minh về nguyên tắc, nếu ngọn tháp đủ cao thì lực ly tâm sẽ đủ để giữ cho nó đứng thẳng mà không cần thêm ngoại lực nào. Tương tự như quả bóng buộc vào sợi dây đang quay thì sẽ không rơi xuống đất, thang máy vũ trụ không đổ sập là nhờ lực ly tâm khi Trái Đất tự quay.

Quan niệm rằng có lẽ tên lửa không phải cách duy nhất để bay vào vũ trụ thật cấp tiến và lý thú. Nhưng có có một trở ngại rõ ràng. Ứng suất trên cáp thang có thể lên tới 100 gigapascal, vượt quá giới hạn gãy của thép là chỉ hai gigapascal. Cáp thép sẽ đứt và thang sẽ sập.

Ý tưởng thang máy vũ trụ bị xếp xó gần 100 năm. Đôi khi cũng có những tác giả nhắc đến nó, như Arthur C. Clarke trong tiểu thuyết The Fountains of Paradise (Suối thiên đàng). Nhưng khi được hỏi liệu đến bao giờ thang máy vũ trụ trở thành hiện thực, ông đáp: “Chắc khoảng 50 năm sau khi mọi người thôi cười.”

Nhưng ngày nay không ai cười nữa. Thang máy vũ trụ chợt không còn là điều viển vông. Năm 1999, nghiên cứu sơ bộ của NASA cho thấy một chiếc thang với trục cáp rộng gần một mét và dài 15.000 km, sẽ chuyên chở được hơn 15 tấn hàng. Năm 2013, Viện Du hành vũ trụ Quốc tế (International Academy of Astronautics) công bố báo cáo dài 350 trang, khẳng định nếu được đầu tư nghiên cứu và cấp vốn đầy đủ, thang máy vũ trụ với khả năng chở nhiều kiện hàng hai mươi tấn có thể sẽ đi vào hoạt động trước năm 2035. Chi phí ước tính khoảng 10 tỷ đến 50 tỷ đô-la - chỉ bằng một phần nhỏ số tiền 150 tỷ đô-la chi cho Trạm Vũ trụ Quốc tế. Thang máy vũ trụ sẽ giúp chi phí vận chuyển hàng vào không gian giảm còn 1/20.

Vấn đề giờ đây không còn là nguyên lý vật lý cơ bản, mà là kỹ thuật xây dựng. Các nhà khoa học đang tính toán kỹ lưỡng về khả năng chế tạo dây cáp bằng ống nano cacbon nguyên chất. Vật liệu này cực bền, bảo đảm thang sẽ không gãy. Nhưng liệu ta có thể chế tạo đủ ống nano để làm đường cáp dài đến hàng ngàn kilômét không? Hiện tại, câu trả lời là không. Sản xuất ra ống cacbon nguyên chất dài hơn một đã là cực kỳ khó. Có thể bạn đã nghe nói về việc chế tạo thành công ống nano dài nhiều xentimét, nhưng đó thật ra là vật liệu tổng hợp. Chúng chỉ có vài ống nano cacbon nguyên chất cực nhỏ được ép thành sợi và đã mất hết đặc tính thần kỳ.

Để khơi dậy sự quan tâm đến những dự án như thang máy vũ trụ, NASA tài trợ chương trình Centennial Challenges, trao giải cho những nhà nghiên cứu nghiệp dư có thể phát minh ra các công nghệ tiên tiến phục vụ chương trình không gian. NASA cũng từng tổ chức một cuộc thi hoàn thiện các bộ phận cho mô hình thang máy nhỏ. Trong khuôn khổ một chương trình truyền hình của mình, tôi có mặt tại cuộc thi, theo dõi bước tiến của một nhóm kỹ sư trẻ tin rằng thang máy vũ trụ sẽ mở cánh cửa lên bầu trời cho người dân bình thường. Tôi chứng kiến họ dùng tia laser đưa một khoang nhỏ lên dọc dây cáp dài. Show truyền hình của chúng tôi hướng tới khơi gợi nhiệt huyết xây dựng tương lai ở thế hệ kỹ sư-doanh nhân mới.

Thang máy vũ trụ sẽ tạo ra cách mạng trong công cuộc tiếp cận không gian mà trước giờ vốn chỉ là địa hạt độc quyền của giới phi hành gia và phi công quân sự, giờ sẽ trở thành sân chơi cho trẻ em và các gia đình. Nó cung cấp cách tiếp cận mới và hiệu quả đối với du hành không gian cũng như ngành công nghiệp không gian, tạo điều kiện cho việc lắp ráp máy móc phức tạp ngoài không gian, bao gồm cả tàu liên sao với tốc độ tiệm cận ánh sáng.

Nhưng xét tình hình thực tế, với rất nhiều khó khăn kỹ thuật lớn trước mắt, thang máy vũ trụ sẽ chưa trở thành hiện thực cho đến tận cuối thế kỷ này.

Đương nhiên, với sự hiếu kỳ và những tham vọng sẵn có bên trong con người, ta rồi sẽ vượt qua cả tên lửa nhiệt hạch và tên lửa phản vật chất để đối mặt với thử thách lớn nhất. Rất có thể một ngày nào đó, ta sẽ phá vỡ giới hạn cao nhất của vũ trụ về tốc độ: tốc độ ánh sáng.

❀ ❀ ❀

[1] Truyện cổ tích phương Tây: Câu bé Jack đổi bò lấy hạt đậu thần. Đậu mọc thành cây, vươn lên tận trời. (ND)