Mặt Trăng là một kho báu quý giá chứa nhiều tài nguyên quý giá. Vàng, bạch kim và nhiều kim loại đất hiếm đang chờ chúng ta khai thác, chờ được đưa vào thế hệ thiết bị điện tử tiếp theo. Đồng vị helium-2, không phát ra bức xạ nguy hiểm, một ngày nào đó có thể cung cấp nhiên liệu cho ngôi sao nhân tạo của nhân loại. Nhưng có một nguồn tài nguyên có thể làm cho các chuyến du hành trong tương lai rẻ hơn nhiều lần, khiến các nhà khoa học, kỹ sư tên lửa, cơ quan du hành vũ trụ và các nhà đầu tư tương lai phải ngồi trên ghế của họ. Đó là nước.
Tại sao? Nếu bạn tách nước thành hydro và oxy, sau đó hóa lỏng chúng, bạn sẽ có được nhiên liệu tên lửa. Nếu bạn có thể lấy nhiên liệu ngay trên quỹ đạo quanh Mặt trăng, hoặc hạ cánh tại một “trạm xăng” gần nhà Hằng, tàu vũ trụ của bạn sẽ không cần mang theo một lượng lớn nhiên liệu khi cất cánh. Việc giảm tải trọng của con tàu sẽ giúp hành trình thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn.
Bên cạnh việc giảm chi phí phóng, việc khai thác nguồn nhiên liệu dồi dào trong không gian có thể hạn chế rủi ro khi phóng. Theo ước tính của NASA, có khoảng 600 triệu tấn băng Mặt Trăng để chúng ta khai thác, một số tính toán khác cho thấy trữ lượng băng Mặt Trăng có thể lên tới cả tỷ tấn.
Nếu chúng có thể được khai thác một cách hiệu quả, Mặt trăng sẽ trở thành tiền đồn cho nhân loại để giúp cắt giảm chi phí du lịch giữa các hành tinh, đến sao Hỏa và xa hơn nữa.
Mọi người đều muốn một miếng bánh chưa nấu chín. Cơ quan Vũ trụ Châu Âu có kế hoạch sơ sài để xây dựng một ngôi làng mặt trăng gần địa điểm khai thác. Tàu thăm dò Chang’e 5 của Trung Quốc vẫn được cho là chuyến khảo sát đầu tiên về tiềm năng nước của Mặt trăng. Nhiệm vụ thất bại của Ấn Độ vào giữa năm ngoái cũng là một nỗ lực để lập bản đồ băng ở cực nam của Mặt trăng.
Mỹ cũng có kế hoạch riêng với băng Mặt Trăng. NASA đã đề xuất Hiệp ước Artemis, một tập hợp các luật khung xoay quanh các hoạt động khai thác trên Mặt trăng. Cái tên Artemis cũng được dùng để đặt tên cho chương trình đưa các phi hành gia Mỹ trở lại Mặt trăng vào năm 2024.
Artemis là một bước quan trọng trong việc đưa sự hiện diện của Hoa Kỳ trên Mặt Trăng, cũng như cố gắng đi trước các nước phát triển trong việc quản lý Mặt Trăng. Mỹ đề xuất vùng an toàn giữa các khu vực khai thác để tránh xung đột giữa các quốc gia và công ty.
Hình minh họa tiền đồn mặt trăng của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Tuy nhiên, không bên nào cho thấy lượng nước chiết xuất sẽ có lợi như thế nào. Nhiều chướng ngại vật cản đường tiến lên Mặt trăng, chẳng hạn như nhiệt độ lạnh của không gian, bức xạ vũ trụ có thể gây hại cho sức khỏe con người cũng như môi trường khắc nghiệt ăn mòn thiết bị.
Thủy thủ đoàn lớn sẽ không thể khai thác hiệu quả, công nghệ tự hành không đủ tin cậy, chưa kể bụi mặt trăng có thể khiến máy móc sớm tan rã. Chưa kể việc tiếp nhiên liệu trên và xung quanh Mặt trăng bị cản trở bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như vi trọng lực cũng như lớp đất mặt bao quanh Mặt trăng.
Sau khi đưa người lên Mặt Trăng, NASA còn muốn xây dựng một tiền đồn mặt đất và trạm vũ trụ vào năm 2028. Kịch bản này gần với dòng thời gian hiện tại, đồng thời gần với khoa học viễn tưởng và khác xa thực tế.
Ngay cả với giả định rằng con người đã vượt qua tất cả những khó khăn này, thì việc hút nước từ Mặt trăng sẽ khó khăn đến mức nào?
Thứ nhất, nước trên Mặt trăng không dễ lấy. Julie Stopar, nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Mặt trăng và Hành tinh, cảnh báo: “Đó không phải là một tảng băng hay một mảng giống như sông băng. Nước trên Mặt Trăng tồn tại dưới dạng các hạt băng nhỏ lẫn trong đất, phần lớn nằm ở những phần không có mặt trời của tiểu cực. Tại hai điểm lạnh giá này, nhiệt độ chạm ngưỡng 40 Kelvin, hay -233,15 độ C, khiến băng ổn định và bất biến trong tương lai gần.
Hợp chất hỗn hợp với kim loại và nhiều chất hữu cơ phức tạp. Năm 2009, sứ mệnh LCROSS của NASA đã đâm một tên lửa với Mặt trăng, làm bay các tảng đá trên bề mặt lên không trung. Phân tích lượng đất đá thu được, ta được khối lượng riêng của nước chỉ bằng 5,6% tổng khối lượng của hỗn hợp. Dữ liệu dù đã 10 năm tuổi nhưng vẫn cho thấy ngay cả khi chúng ta có thể tách băng ra khỏi đất mặt trăng, nó vẫn chứa đầy tạp chất, cần phải trải qua một quá trình lọc cẩn thận trước khi được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu.
Năm ngoái, George Sowers, một kiến trúc sư không gian kiến trúc tại Đại học Colorado Mines, và hơn một chục nhà nghiên cứu khác đã công bố một báo cáo trên Tạp chí, mô tả một cách hiệu quả để đối phó với băng Mặt Trăng. Các giá đỡ gương lõm được đặt xung quanh miệng núi lửa, chiếu ánh sáng vào vùng tối. Năng lượng từ Mặt trời sẽ đốt nóng đất lên 220 Kelvin (tương đương -53,15 độ C), đủ ấm để nước đóng băng bốc hơi.
Thiết kế sử dụng một tấm gương phản chiếu ánh nắng mặt trời để làm tan chảy nước đóng băng.
Một mái nhà trong suốt trên lớp đất đóng băng và nước chặn các hơi bốc lên, chuyển chúng vào các khoang nhôm lớn, nơi hơi nước lại một lần nữa bị đóng băng. Xe tải, tự động hoặc không, sẽ cung cấp đá đến nhà máy lọc dầu. Tại đây, nước sẽ được tách thành hydro và oxy thông qua quá trình điện phân, sau đó được hóa lỏng để làm nhiên liệu cho tên lửa. Trans Astronautica Corporation, có trụ sở tại California, cũng đang tìm cách làm điều tương tự. Họ có một dự án xây dựng các tòa tháp cao bằng pin mặt trời, hấp thụ năng lượng và chuyển nó vào băng, sau đó sử dụng tần số vô tuyến, vi sóng và bức xạ hồng ngoại để làm thăng hoa vùng nước đóng băng.
“Không có bước nào ở trên là quá lạ”, kỹ sư Sowers nói. Chúng đều có mặt trong các dây chuyền quy mô công nghiệp. Ngay cả trọng lực khiêm tốn của Mặt trăng cũng có thể hỗ trợ xây dựng cơ sở vật chất và vận chuyển vật liệu.
Tuy nhiên, quy trình sẽ vẫn phải thực hiện các thao tác thủ công, việc đảm bảo an toàn lao động và chất lượng cuộc sống cho người lao động sẽ tiêu tốn rất nhiều tài nguyên và năng lượng. Ngoài ra còn có kế hoạch sử dụng một máy dò do AI điều khiển cho sứ mệnh lọc nước trên mặt trăng, nhưng dự án này vẫn đang ở gần ranh giới của khoa học viễn tưởng.
Xe có người lái hoặc tự hành chở đá đến nhà máy xử lý.
Trên thực tế, chưa có kỹ thuật hoặc dự án nào sẵn sàng để khởi chạy. Mặc dù tàu thám hiểm mặt trăng có thể chịu được mức nhiệt thấp và bức xạ vũ trụ, nhưng vẫn chưa rõ cơ sở hạ tầng sẽ tồn tại được bao lâu. Các vùng của Mặt trăng thay phiên nhau nhận ánh sáng mặt trời, việc ở trong bóng tối trong thời gian tới 2 tuần sẽ làm gián đoạn các hoạt động sản xuất.
Theo Phil Metzger, chuyên gia kỹ thuật vũ trụ tại Đại học Trung tâm Florida và là đồng tác giả của nghiên cứu mới được công bố, hạn chế công nghệ lớn nhất của dự án khai thác trên mặt trăng là lọc nước. Do chúng tôi không có mẫu nguồn gốc âm lịch nên việc chế tạo máy lọc chuyên dụng gặp rất nhiều khó khăn. Các tạp chất có thể làm cho nhiên liệu làm bằng oxy lỏng và hydro lỏng trở nên vô dụng, hoặc tệ hơn là gây mất ổn định, gây ra các vụ nổ.
Ông Metzger dự đoán rằng các dự án khai thác mặt trăng sẽ liên tục thất bại trong giai đoạn đầu. Ông nói: “Tôi không nghĩ công nghệ mà mọi người đang thiết kế và chế tạo ngày nay sẽ hoạt động hoàn hảo trên Mặt trăng.
“Nhưng tôi tin rằng sẽ sớm có nhiều hoạt động công nghiệp trên Mặt trăng trong vài thập kỷ tới”, ông nói thêm. “Và khi chúng tôi đạt đến điểm đó, mọi người sẽ nhìn lại và nói,” Ồ, điều đó là hiển nhiên. Tất cả các mảnh đã ở đúng vị trí “.”
Theo đánh giá công nghệ
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
