Người rèn kiếm 'samurai' đang thiết kế tàu vũ trụ

Buddhika Weerasinghe Bản quyền hình ảnh Buddhika Weerasinghe

Nếu bạn muốn cắt thứ gì trong vũ trụ, bạn sẽ mang theo gì? Những thanh kiếm 'samurai', được sản xuất tại Nhật Bản trong nhiều thế kỷ, có thể nằm trong danh sách lựa chọn vì thép tôi của nó nổi tiếng là bền. Có rất nhiều video trên mạng cho thấy những thanh kiếm Nhật Bản này, còn được gọi là 'katana', cắt được mọi thứ, từ những tấm gỗ dày đến ống kim loại.

Giờ đây, nhóm 3 kỹ sư đã hợp tác với một người làm kiếm bậc thầy Nhật Bản để thiết kế một thiết bị lấy mẫu đá được làm bằng cùng loại thép với lưỡi kiếm này- và kế hoạch là sử dụng nó trên một tiểu hành tinh.

Chương trình Hayabusa của Nhật Bản cho đến nay đã gửi tàu vũ trụ, xe tự hành và các công cụ lấy mẫu tới một tiểu hành tinh dài 1 km gọi là Ryugu, quay quanh mặt trời giữa Trái Đất và Sao Hỏa. Gần đây, các xe tự hành của Hayabusa2 đã gửi lại những hình ảnh tuyệt đẹp về bề mặt đá đen của tiểu hành tinh này. Nhưng việc đưa những mảnh đá của Ryugu về Trái Đất là một nhiệm vụ cực kỳ phức tạp, đó là lý do tại sao những ý tưởng mới lạ được đề xuất cho cách thực hiện việc này.

Trong một bài báo nói chi tiết về các thử nghiệm ban đầu, nhóm nghiên cứu - gồm Genrokuro Matsunaga, thày làm kiếm 70 tuổi, và Takeo Watanabe của Viện Công nghệ Kanagawa - giải thích cách họ chế tạo các máy gọt đá bằng các thành phần hợp kim khác nhau. Bốn loại có chứa tamahagane, tức kim loại truyền thống được làm từ cát sắt và than củi sử dụng trong kiếm Nhật Bản. "Để đạt được yêu cầu về độ sắc và dẻo dai của mũi dao gọt đá, chúng tôi đã dùng kỹ thuật rèn kiếm truyền thống của Nhật Bản để chế tạo máy lấy mẫu lõi đá," các tác giả viết.

Thày Matsunaga sử dụng cát sắt từ một bãi biển ở Nhật Bản, làm tan chảy nó và tôi nó tạo thép tamahagane. Quá trình này liên quan đến việc nung nóng kim loại đến nhiệt độ nhất định rồi làm nguội nó nhanh chóng, làm nhiều lần như vậy.

Bổ sung vitamin D lợi hại thế nào cho cơ thể

Năm mẹo hữu hiệu giúp tăng cường trí nhớ

Những con tàu chìm do hàng hóa rắn bỗng thành chất lỏng

Bản quyền hình ảnh Go Miyazaki / Wikimedia Commons
Image caption Chương trình Hayabusa của Nhật Bản đang mạo hiểm tiến vào các vùng đất mới trong hệ mặt trời, kể cả việc gặp gỡ với các tiểu hành tinh gần Trái đất.

Các máy gọt mẫu đá là các máy nhỏ hình trụ với cạnh mép sắc, nghiêng góc vào trong. Thay vì vung kiếm katana tới tiểu hành tinh - là điều hay nhưng không thực tế - thì ý tưởng là phóng một chiếc máy lấy mẫu đá có mũi gọt bằng thép tamahagane với tốc độ cao tới tiểu hành tinh. Về lý thuyết, nó sẽ đào sâu vào tiểu hành tinh để lấy ra một mẫu. Một dây cáp nối với tàu vũ trụ chính sau đó sẽ cuộn kéo mày gọt và các mảnh đá mẫu vào trong con tàu.

Trước đây vào năm 2005, nhiệm vụ Hayabusa ban đầu cho thấy để lấy được một lượng đá đáng kể của một tiểu hành tinh là rất khó. Hai lần nỗ lực để lấy mẫu đá của Ryugu đều không thực hiện được tốt, mặc dù có lấy được một chút ít bụi vào một hộp. Một nghìn rưởi hạt đá sau đó đã đưa được về Trái Đất, nhưng máy lấy mẫu tiểu hành tinh, một cách lý tưởng, phải thu thập được hơn như thế nhiều, mà ở sâu phía trong chứ không chỉ lấy đá ở bề mặt.

Đó là vì bề mặt của một tiểu hành tinh đã bị "phong hóa" qua hàng triệu năm bởi các tia vũ trụ, ánh sáng cực tím và tia X từ mặt trời.

"Rõ ràng chúng ta sẽ biết thêm nhiều về lịch sử hệ mặt trời nếu chúng ta có thể lấy được mẫu ở sâu bên trong để xem xét các đá nguyên sơ, chưa bị phơi sáng," Martin Elvis thuộc Trung Tâm Vật Lý Thiên Văn Harvard-Smithsonian giải thích.

Nhưng ngay cả việc lấy mẫu bề mặt hoặc gần bề mặt cũng khó vì tính chất cơ bản của các tiểu hành tinh: chúng nhỏ và có lực hút trọng trường rất yếu. Mỗi khi một xe tự hành hoặc máy lấy mẫu đá đụng vào hoặc đẩy xuống mặt tiểu hành tinh thì nó lại bị bật ngược trở lại.

"Bất cứ thứ gì cho phép bạn sử dụng ít lực hơn để cắt vào bề mặt tiểu hành tinh - như thép tamahagane này - đều là tốt," Elvis nói.

Bạn có thể nghĩ các tiểu hành tinh như những khối đá rắn lướt trong vũ trụ, nhưng thường chúng giống như "đống đá vụn" gộp lại và có thể cực kỳ không ổn định. Hãy thử nghĩ phải cắt vào nó trong điều kiện gần phi trọng lượng.

Thật vậy, chúng ta rất hiếm khi đến gần được các tiểu hành tinh, nói chi đến phân tích cái đã trực tiếp tạo ra chúng, vì vậy chúng ta không bao giờ có thể chắc chắn về những gì chúng ta sẽ tìm thấy khi chúng ta tới đó, nhà nghiên cứu về địa vật lý và thiên tai Mika McKinnon nói.

Chu kỳ kinh nguyệt 'khiến phụ nữ thông minh hơn'

Mổ triệt sản làm chết phụ nữ mà vẫn phổ biến

Vì sao nạn nhân bị cưỡng hiếp khó đòi được công lý

Bản quyền hình ảnh JAXA / Đại học Tokyo
Image caption Xe tự hành Hayabusa2 của Nhật Bản gần đây đã chụp được những hình ảnh tuyệt đẹp của tiểu hành tinh Ryugu, quay quanh mặt trời giữa Trái đất và Sao Hỏa.

"Thậm chí có thể có đá nước trộn lẫn trong đó, và sau đó khi nó nóng lên có thể xảy ra nổ do nó bốc hơi," bà nói.

Cho đến nay, nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã thử nghiệm một số máy lấy mẫu đá bằng cách thả chúng xuống một đường ống dài hướng tới một tấm bê tông ở dưới cùng của một hệ thống cầu thang cao. Các máy đã lấy được thành công một số bê tông, nhưng đôi khi đánh rơi nó khi quay về.

"Một cơ chế để ngăn chặn các mẫu rơi ra trong giai đoạn lấy mẫu và quay trở về cần được thiết kế," các tác giả nói.

Thêm vào đó, bản thân máy lấy mẫu bằng thép tamahagane lại không được thử nghiệm - bởi vì chúng rất đắt.

Tuy nhiên, đây là những bước đầu tiên hướng tới việc sử dụng một công nghệ lấy mẫu trong vũ trụ lấy cảm hứng từ thanh kiếm.

Kim loại này có thực sự là vật liệu tốt nhất cho việc này không? McKinnon không chắc chắn, nhưng bà chỉ ra rằng sự thôi thúc về tình cảm với một kim loại quan trọng về mặt văn hóa như vậy là không nên bỏ qua.

"Bằng cách gửi các yếu tố con người theo con tàu vũ trụ, chúng ta tạo ra mối quan hệ với những máy này để chúng thay mặt chúng ta," bà nói.

Có lẽ đó là giá trị thực sự của thép tamahagane - nó tạo ra mối liên kết rất con người giữa chúng ta ở đây trên Trái đất, với tiểu hành tinh mà thép này có thể lấy mẫu vào một ngày nào đó. Một phái viên lấy cảm hứng từ samurai bay vút nhanh trong hệ mặt trời sẽ kết nối lịch sử Nhật Bản với tương lai của nó.

Bài tiếng Anh trên BBC Future

Tin liên quan