Tham vọng đưa Helium-3 từ Mặt trăng về Trái đất của Trung Quốc
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã đề xuất một bệ phóng từ tính trên Mặt trăng có thể giảm đáng kể chi phí đưa các vật liệu quý giá từ Mặt trăng trở về Trái đất trong tương lai.
Dự án bệ phóng trên Mặt trăng
Công nghệ này do Viện Kỹ thuật Vệ tinh Thượng Hải đề xuất, có thể trở thành thành phần quan trọng trong tầm nhìn rộng lớn hơn của Trung Quốc về một căn cứ nghiên cứu tại cực Nam của Mặt trăng, mà Bắc Kinh đặt mục tiêu xây dựng với sự hợp tác của Moscow.
Theo mô tả trong tạp chí Aerospace Shanghai, hệ thống mới được thiết kế để hoạt động theo nguyên lý đệm từ. Lấy cảm hứng từ động tác ném búa trong điền kinh, hệ thống sẽ sử dụng một cánh tay quay tốc độ cao để đẩy tải trọng Mặt trăng vào không gian.
Theo các báo cáo, cơ sở đệm từ này có thể cách mạng hóa du hành vũ trụ bằng cách cho phép các quốc gia vận chuyển hàng hóa từ Mặt trăng với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với các phương pháp vận chuyển hiện có.
Thiết bị phóng được đề xuất sẽ bao gồm một cánh tay quay dài 50 mét (165ft) được cung cấp năng lượng bởi động cơ siêu dẫn nhiệt độ cao.
Cánh tay sẽ được thiết kế để tăng tốc đến vận tốc thoát của Mặt trăng - khoảng 2,4 km mỗi giây, khoảng một phần sáu vận tốc thoát của Trái đất - chỉ trong vòng 10 phút. Khi đạt được vận tốc mong muốn, khoang phóng chứa vật liệu Mặt trăng, sẽ được hướng trở lại Trái đất.
Chi phí xây dựng ước tính cho dự án đầy tham vọng này là 130 tỷ nhân dân tệ (18,2 tỷ đô la Mỹ), nhằm tận dụng môi trường chân không và trọng lực thấp của Mặt trăng, vốn là điều kiện tối ưu để phóng tải trọng một cách hiệu quả. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc dự đoán rằng hệ thống này có thể xử lý tới hai tải trọng mỗi ngày.
Cơ chế phóng sẽ được cung cấp năng lượng từ sự kết hợp giữa năng lượng Mặt trời và năng lượng hạt nhân. Thiết kế của nó thu hồi hơn 70% năng lượng được sử dụng trong mỗi lần phóng thông qua chuyển đổi năng lượng động học trong giai đoạn giảm tốc.
Máy phóng từ trường lên Mặt trăng dự kiến có tuổi thọ ít nhất là 20 năm và nặng khoảng 80 tấn.
Tuy nhiên, việc triển khai nó phụ thuộc vào sự phát triển và khả năng sẵn sàng hoạt động của tên lửa siêu nặng của Trung Quốc, vốn cần thiết để vận chuyển hệ thống này lên Mặt trăng.
Trạm phóng có khả năng khai thác từ ba đến năm tấn helium-3 mỗi năm, có thể mang lại doanh thu 100 tỷ Nhân dân tệ.
Những thách thức chính đối với dự án phóng bao gồm lắp đặt nó trên địa hình gồ ghề của bề mặt Mặt trăng, duy trì sự ổn định của cánh tay quay ở tốc độ cao và đảm bảo nó có thể chịu được những biến động nhiệt độ khắc nghiệt, bức xạ vũ trụ và bụi Mặt trăng.
Nhóm nghiên cứu dự kiến hoàn tất việc phát triển các thành phần chính vào năm 2030, thử nghiệm trên bề mặt Mặt trăng và triển khai toàn diện vào năm 2045.
“Cuộc chiến” khai thác tài nguyên trên Mặt trăng
Cực Nam Mặt trăng đã thu hút sự chú ý đáng kể từ các quốc gia lớn có hoạt động thám hiểm không gian, bao gồm Trung Quốc, Nga và Hoa Kỳ.
Các quốc gia này tập trung vào việc khai thác tài nguyên trên Mặt trăng, với mục tiêu chính là thu được Helium-3. Đồng vị hiếm này được coi là giải pháp tiềm năng cho những thách thức về năng lượng của Trái Đất.
Theo các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Vệ tinh Thượng Hải, mục tiêu là khai thác và thu hồi Helium-3 để giúp giảm bớt cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu.
Các chuyên gia tin rằng Cực Nam của Mặt trăng chứa rất nhiều vật liệu có giá trị, bao gồm Helium-3, ẩn bên dưới lớp đất đá trên bề mặt Mặt trăng (lớp vật liệu rắn chưa đông đặc bao phủ nền đá của hành tinh).
Nghiên cứu của Viện Thượng Hải cho rằng, Helium-3 rất dồi dào trên Mặt trăng, không giống như sự khan hiếm của nó trên Trái Đất. Đồng vị này rất quan trọng đối với phản ứng tổng hợp hạt nhân, một công nghệ có thể thúc đẩy đáng kể sản xuất năng lượng.
Mặc dù việc vận chuyển các kim loại quý khác như Bạch kim và Rhodium từ Mặt trăng đến Trái đất có thể không khả thi về mặt kinh tế, nhưng Helium-3 là một ngoại lệ.
Helium-3 có giá trị lên tới 2.000 đô la một lít, được coi là nguồn tài nguyên có giá trị nhất của Mặt trăng do tính hiếm của nó trên Trái đất.
Một lượng nhỏ - một kg Helium-3 kết hợp với 0,67 kg deuterium - có thể tạo ra năng lượng tương đương với năng lượng mà nước Mỹ cần để hoạt động trong cả một năm.
Một tấn nguyên liệu này có khả năng sản sinh ra một lượng năng lượng lớn gấp 1,5 lần cái gọi là Tsar Bomba (Vua bom), quả bom hạt nhân mạnh nhất từ trước đến nay có sức công phá lên tới 58 megaton mà Liên Xô từng thử nghiệm vào năm 1962.
Tsar Bomba có sức hủy diệt lớn gấp 1.350 lần tổng số bom nguyên tử đã hủy diệt các thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản trong chiến tranh thế giới lần thứ II.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho rằng chỉ cần 20 tấn Helium-3 là đủ đáp ứng nhu cầu điện hàng năm của Trung Quốc.
Trái đất chỉ chứa khoảng 0,5 tấn Helium-3, còn ước tính Mặt trăng chứa khoảng một triệu tấn tài nguyên này. Sự phong phú này có khả năng đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu trong hơn một nghìn năm.