Biến đất Mặt trăng thành vật liệu xây dựng

Các nhà khoa học đang tìm cách xử lý lớp đất và bụi trên cùng của Mặt trăng thành vật liệu có thể sử dụng được để hỗ trợ sự sống, tạo ra năng lượng và xây dựng, đồng thời dùng rác vũ trụ làm nguồn nhiên liệu khi trộn với đất bụi Mặt trăng.

Giải pháp sáng tạo

Một thách thức đáng kể trong việc phát triển cơ sở hạ tầng trên Mặt trăng là nhu cầu về vật liệu xây dựng. Việc vận chuyển vật liệu từ Trái đất rất tốn kém và không hiệu quả. Từ đó nảy sinh nhu cầu nghiên cứu sử dụng các nguyên liệu thô được tìm thấy trên bề mặt Mặt trăng. Tuy nhiên, việc xử lý các tài nguyên Mặt trăng này đòi hỏi một lượng điện năng đáng kể.

Một nhóm các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Năng lượng Mới (LEER) của Đại học Waterloo (Canada) đã khám phá cách xử lý regolith (lớp đất và bụi trên cùng) của Mặt trăng thành vật liệu có thể sử dụng được để hỗ trợ sự sống, tạo ra năng lượng và xây dựng. Điều này bao gồm việc sử dụng vật liệu từ rác vũ trụ, như vệ tinh không còn hoạt động, làm nguồn nhiên liệu khi trộn với regolith Mặt trăng.

Khai thác sức mạnh

Nghiên cứu sinh tiến sĩ Connor MacRobbie tại Đại học Waterloo giải thích, regolith Mặt trăng chứa rất nhiều bụi kim loại có chứa oxy. Do đó, con người có thể sử dụng nó mà không cần oxy trong khí quyển để tạo ra năng lượng nhiệt thông qua chất nhiệt nhôm (thermite). Nó đặc biệt hữu ích trong không gian nơi không có sẵn oxy.

LEER đã tiến hành các thí nghiệm với regolith Mặt trăng mô phỏng do NASA tổng hợp và cung cấp. Nhiều thành phần nhiên liệu, chất oxy hóa và kích thước hạt khác nhau được thử để kiểm soát tốc độ giải phóng năng lượng của chất nhiệt nhôm trong không gian nhằm mục đích sưởi ấm hoặc sản xuất.

Tiến sĩ John Wen - Giám đốc LEER cho biết, các kết quả chứng minh khả năng tồn tại của regolith Mặt trăng trong việc thúc đẩy sự phát triển của Mặt trăng, cho phép con người khám phá và sinh sống trên bề mặt hành tinh này.

Nhóm hiện tập trung vào việc cải thiện việc khai thác kim loại và các vật liệu hữu ích khác từ lớp regolith và thiết kế các quy trình tự động để hỗ trợ việc sử dụng tài nguyên tại chỗ và phát triển kinh tế tuần hoàn trong không gian.

Điều “không tưởng” thành hiện thực

Một mối đe dọa đáng kể khác đối với tương lai của nhân loại trong không gian là rác vũ trụ với hàng triệu mảnh vụn chuyển động nhanh giữa quỹ đạo Trái đất và Mặt trăng. Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) so sánh một vụ va chạm với một mảnh vụn không gian có kích thước 1 cm đang di chuyển với tốc độ 10 km/s với một chiếc ô tô nhỏ bị rơi với tốc độ 40 km/h.

Nhóm nghiên cứu LEER đang giải quyết vấn đề này bằng cách tái chế vật liệu từ vệ tinh không còn hoạt động thành nguồn nhiên liệu để phát triển không gian. Theo Tiến sĩ MacRobbie, các vệ tinh này có giá trị tiềm năng rất lớn. Chúng được tạo thành từ nhiều vật liệu hữu ích, gồm nhôm. Khi được thêm vào regolith Mặt trăng, có thể tạo ra phản ứng nhiệt điện và tạo ra nhiệt.

Sử dụng chất nhiệt nhôm để tái sử dụng các mảnh vụn không gian cũng cung cấp vật liệu để duy trì và phát triển các hệ thống vệ tinh Mặt trời trong không gian, đảm bảo năng lượng cho việc khám phá không gian tiếp theo.

“Nghiên cứu của chúng tôi đang biến khoa học viễn tưởng thành hiện thực. Mục tiêu của chúng tôi là giúp xây dựng cơ sở hạ tầng và công nghệ cho phép con người định cư bền vững trên Mặt trăng và hơn thế nữa”, Tiến sĩ MacRobbie cho biết.

Như vậy, LEER thể hiện một bước tiến quan trọng trong việc biến Mặt trăng trở thành trung tâm bền vững cho đời sống con người và ngành công nghiệp. Thông qua việc sử dụng sáng tạo các nguồn tài nguyên Mặt trăng và tái chế rác thải không gian, họ đang mở đường cho tương lai của nhân loại trong không gian.

Nhiều công dụng khác của regolith

Ngoài nghiên cứu hiện tại, regolith trên Mặt trăng còn mang đến một số khả năng thú vị để thúc đẩy hoạt động khám phá không gian. Ví dụ, sử dụng regolith trong công nghệ in 3D có thể cách mạng hóa việc xây dựng trên Mặt trăng.

Theo đó, regolith được làm nguyên liệu thô cho máy in 3D, các phi hành gia có thể chế tạo cấu trúc và bộ phận phức tạp tại chỗ, giảm đáng kể sự phụ thuộc vào tài nguyên do Trái đất cung cấp.

Hơn nữa, regolith còn có thể đóng một vai trò quan trọng trong các sứ mệnh sao Hỏa trong tương lai. Kỹ thuật được phát triển để xử lý regolith trên Mặt trăng có thể được điều chỉnh cho ứng dụng tương tự trên sao Hỏa, hỗ trợ xây dựng cơ sở hạ tầng và hỗ trợ sự sống trên Hành tinh Đỏ.

Regolith trên Mặt trăng cũng có thể đóng góp cho nghiên cứu khoa học, cung cấp những hiểu biết sâu sắc về lịch sử của Mặt trăng và Hệ Mặt trời rộng hơn. Thành phần độc đáo của nó có thể tiết lộ manh mối về sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt trời thời kỳ đầu.

Cuối cùng, việc tận dụng tài nguyên Mặt trăng có thể thúc đẩy hợp tác quốc tế trong khám phá không gian, đoàn kết các quốc gia và cơ quan không gian trong các sứ mệnh chung nhằm khai thác và sử dụng vật liệu ngoài Trái đất một cách hiệu quả.