Năm 1975, ba năm sau chuyến cuối cùng đáp xuống Mặt Trăng của Apollo, chương trình truyền hình Space: 1999 lần đầu tiên được phát sóng ở nước Anh.
Nó bắt đầu với vụ nổ hạt nhân làm rung chuyển Mặt Trăng, và một cụm dân cư quốc tế gồm hơn 300 người trên Mặt Trăng rời khỏi quỹ đạo Mặt Trăng, bắt đầu một hành trình không rõ vào vũ trụ.
Loạt chương trình truyền hình này gây ấn tượng mạnh lên cậu thiếu niên Elon Musk hồi đó.
Khi nhà sáng lập ra SpaceX hồi 8/2017 tiết lộ các kế hoạch tạo ra một cụm dân cư sinh sống trên Mặt Trăng, ông đã gọi đó là Moonbase Alpha (Căn cứ Alpha trên Mặt Trăng) dựa theo những gì được nêu trong Space: 1999. “Show truyền hình đó thật sến,” Musk viết trên Twitter, “nhưng mà tôi thích.”
SpaceX không phải là chương trình duy nhất muốn đưa con người trở lại Mặt Trăng.
Cơ quan Không gian Quốc gia Trung Quốc (China National Space Administration – CNSA) đã tuyên bố về những giai đoạn tới của các sứ mệnh khám phá Mặt Trăng, Hằng Nga, diễn ra thành công – ngay sau khi Hằng Nga 4 trở thành phi thuyền đầu tiên đáp xuống được phần tối ở phía xa của Mặt Trăng.
Hằng Nga 5 và 6 sẽ thử nghiệm các sứ mệnh trở về trong lúc Hằng Nga 7 sẽ khảo sát Nam Cực của Mặt Trăng, nơi được đặc biệt quan tâm về khả năng có thể sinh sống của con người, bởi nơi đó có nước đá.
“Chúng tôi hy vọng rằng Hằng Nga 8 sẽ giúp thử nghiệm một số công nghệ và thực hiện một số cuộc thám hiểm,” phó giám đốc CNSA Ngô Yên Hoa nói hồi tháng Giêng, “để xây dựng một căn cứ chung trên Mặt Trăng cho nhiều quốc gia sử dụng.”
Trung Quốc không phải là quốc gia duy nhất có tham vọng này. Trên toàn cầu, 50 năm sau những cuộc đổ bộ lên Mặt Trăng, tính khả thi của việc có một căn cứ trên Mặt Trăng đang dần được hình thành.
Điều trớ trêu là trong lúc chỉ duy nhất có Hoa Kỳ từng lưu lại dấu vết con người trên Mặt Trăng, nhưng nay nước này đang ở vị trí phải đuổi bám.
Mỹ cho tới tận 8/2018 đã không tiết lộ các kế hoạch có một căn cứ dài hạn trên Mặt Trăng. Mục tiêu căn bản của Nasa cho tới khi đó vẫn là sao Hoả.
Làng Mặt Trăng
Cơ quan Không gian châu Âu (Esa) đã đi trước một bước.
Esa công bố các kế hoạch về một căn cứ dài hạn trên Mặt Trăng vào năm 2016.
Đi tiên phong là tân tổng giám đốc Esa, Jan Woerner, người có viễn kiến về một ‘làng Mặt Trăng’ gồm những cư dân đa dạng – từ các khoa học gia cho tới các nghệ sỹ – và gồm cả các tổ chức công lẫn các hãng tư nhân.
Điều này có thể sẽ phục vụ cho công tác nghiên cứu vũ trụ, du lịch hoặc cho khả năng khai thác các loại khoáng chất mà Trái Đất khan hiếm.
Ariel Ekblaw, nhà sáng lập của Sáng kiến Thám hiểm Không gian thuộc Phòng thí nghiệm MIT Media Lab, cũng muốn “dân chủ hoá vũ trụ”. Vì mục tiêu này, Ekblaw đã quy tụ các nhóm nghiên cứu khác nhau, từ giới chuyên về robot và sinh học thần kinh tổng hợp cho tới những người hoạt động trong lĩnh vực kiến trúc, nghệ thuật, không gian và thiết kế.
Không phải ai cũng từng nghĩ theo cách này, nhưng cố vấn khoa học của Esa là Aidan Cowley thì hoan nghênh ý tưởng của Woerner, bởi ông là một trong những người đầu tiên nghiên cứu về công nghệ trên Mặt Trăng tại Trung tâm Vũ trụ châu Âu của Esa tại Cologne, Đức.
“Ban đầu, mọi người nhìn tôi như thể tôi có hai cái đầu vậy,” Cowley cười lớn, “cho nên với tôi thì tôi rất hài lòng khi thấy có sự gia tăng mối quan tâm với vấn đề này trên Mặt Trăng. Jan đã dự đoán được tương lai.”
Không giống như Nasa, vốn có chính sách không hợp tác với Trung Quốc trong các chuyến bay vào không gian, Esa phối hợp với CNSA.
“Năm ngoái các phi hành gia của chúng tôi là Matthais Maurer và Samanthan Cristoforretti đã tham gia cùng các đồng nghiệp Trung Quốc trong hoạt động thực tập cứu hộ và sinh tồn trên biển,” Cowley nói.
Nasa muốn đưa các phi hành gia đáp xuống bề mặt Mặt Trăng vào năm 2030 và đang có kế hoạch tạo một trạm bay quanh quỹ đạo Mặt Trăng, gọi là Gateway.
Các công ty tư nhân cũng đang hướng tới Mặt Trăng. Chẳng hạn như Blue Origin đang hợp tác với OHB và MT Aerospace trong việc đưa chuyến tàu vận tải Blue Moon của mình đáp xuống Mặt Trăng.
Nhưng bất kể tổ chức nào tới đích đầu tiên thì vấn đề được ưu tiên hàng đầu sẽ là khả năng sinh tồn.
Thời gian dài nhất mà con người từng sống trên Mặt Trăng cho đến nay mới chỉ là ba ngày. Để ở lại với thời gian dài hơn thì Mặt Trăng không phải là địa điểm thuận lợi cho lắm.
Đích đến là Mặt Trăng
Mặt Trăng có nhiệt độ từ -127 đến -173 độ C. Ở đây còn có phóng xạ và lực hấp dẫn thấp, chỉ bằng một phần sáu của Trái Đất.
Một ngày trên Mặt Trăng bằng khoảng 29 ngày trên Trái Đất, nghĩa là hai tuần sáng rồi tới hai tuần tối, một vấn đề cho pin mặt trời. Do đó, bất kỳ công nghệ mới nào cho tiền đồn trên Mặt Trăng cũng sẽ phải được tính toán cho phù hợp với các điều kiện đó.
Nhằm nỗ lực hướng tới mục tiêu này, một số tổ chức, trong đó có Blue Origin, Airbus Defense and Space, và Esa, gần đây đã hỗ trợ thành lập một tổ chức phi lợi nhuận có tên là The Moon Race (Cuộc đua tới Mặt Trăng).
Cuộc thi toàn cầu này nhằm khuyến khích các công ty phát triển công nghệ trong các lĩnh vực sản xuất, tạo năng lượng, các nguồn lực (như dùng nước có sẵn trên Mặt Trăng) và sinh học (duy trì bền vững nhà kính đầu tiên trên Mặt Trăng). Cuộc thi sẽ chính thức bắt đầu vào 10/2019, tại Hội nghị Vũ trụ Quốc tế.
“Chúng tôi sẽ ra cẩm nang và các quy định trong tháng tới,” kỹ sư không gian của Airbus đóng tại Đức, đồng thời là đồng sáng lập Moon Race, Pierre-Alexis Joumel, nói. “Cuộc thi sẽ kéo dài trong năm năm bởi tham vọng của The Moon Race là đưa ý tưởng của đội xuất sắc nhất lên Mặt Trăng.”
Các nguyên mẫu công nghệ được lựa chọn để thử nghiệm trong các điều kiện trên Mặt Trăng sẽ được đem theo trong một sứ mệnh lên Mặt Trăng.
“Các sứ mệnh mà chúng tôi đang nhắm tới hầu hết là của các cơ quan nghiên cứu không gian. Một sứ mệnh đang được lên kế hoạch thực hiện vào năm 2024-2025.”
Xây một ngôi nhà
Bất chấp nghệ thuật tưởng tượng đầy lý thuyết về những căn cứ ban đầu trên Mặt Trăng, thực tế diễn ra sẽ ở mức căn bản hơn nhiều. Và xám xịt.
Việc đi lên Mặt Trăng là chuyện tốn kém. Càng chở theo nặng, chuyến đi sẽ càng ngốn nhiều năng lượng và chi phí sẽ càng cao.
Việc xây dựng được một nơi để con người có thể sinh sống trên Mặt Trăng dựa vào những nguồn lực có sẵn trên đó là chuyện hợp lý.
Việc sử dụng các ống dung nham, những đường hầm được hình thành từ các vụ núi lửa phun trào trước kia trên Mặt Trăng làm nơi trú ngụ, có thể tới được nguồn nước đông đá nằm dưới bề mặt, là chuyện có thể được.
Nhưng kế hoạch trước mắt hơn là phải xây được một nơi sinh sống bằng cách dùng tầng phong hoá (tức lớp đất trên bề mặt) của Mặt Trăng – đây là phần cát xám basalt sẫm, rất mịn, tương tự như cát núi lửa trên Trái Đất.
Giáo sư Matthias Sperl từ Đại học Cologne làm việc với Cơ quan Không gian Đức, DLR, dùng bột núi lửa để làm các viên gạch. Thành phần giống như tầng phong hoá trên Mặt Trăng được giữ kết dính với nhau qua một tiến trình gọi là thiêu kết, theo đó ánh sáng mặt trời hoặc các tia laser hội tụ vào một điểm, khiến cho chúng kết dính vào nhau.
Ông dùng máy in 3D để tạo ra những viên gạch có hình dạng khác nhau nhằm tìm ra loại thích hợp nhất.
“Chúng tôi có thể xây dựng bằng cách để các vật liệu xây dựng cài khớp vào nhau dựa trên các công nghệ và hình dáng hiện thời,” Sperl nói. “Chúng tôi không chơi trò xếp hình Lego mà là tạo ra các viên gạch có khả năng cài khớp vào nhau.”
Những viên gạch này sẽ “xây dựng thứ gì đó như kiểu lều tuyết igloo, sau đó sẽ được gia cố để đủ mạnh, chịu được áp lực từ trên xuống.”
Áp lực có thể là một lớp phủ bụi mịn dày khoảng 1 mét của tầng phong hoá chưa được kết dính chặt chẽ thành khối với nhau, nhằm tạo một lớp bảo vệ tự nhiên đối với phóng xạ; trên Mặt Trăng không có gió cho nên lớp bao phủ này sẽ không bị thổi bay đi.
“Bạn cần mang theo một kính lớn cỡ một mét vuông gì đó để thu ánh sáng mặt trời phục vụ việc thiêu kết và in 3D ra các sản phẩm từ bụi mặt trăng,” Sperl nói. “Rồi bạn cần một phi hành gia hoặc nhiều khả năng hơn là một robot đưa các khối sản phẩm đó cài khớp vào nhau để tạo ra một khu định cư.”
Tuy nhiên, việc xây dựng một cấu trúc như thế sẽ là một tiến trình chậm chạp. “Mất khoảng 5 giờ đồng hồ mới tạo ra được một viên gạch,” Sperl nói, “và bạn cần 10 ngàn viên gạch để xây một cái lều igloo. Sẽ phải mất vài tháng.”
Thời gian này có thể được rút ngắn nếu như có thêm nhiều kính hoạt động cùng lúc và việc xây dựng do robot đảm nhận, và đây là một kế hoạch khả thi. “Tầng phong hoá trên Mặt Trăng có thể xây dựng được những thứ vững chắc như xi-măng,” Sperl nói. “Các công nghệ hiện nay chỉ đem tới cho bạn một phần năm sức mạnh đó, cỡ như độ bền của thạch cao thôi, cho nên cần có sự đầu tư thêm nữa để tìm hiểu về độ bền thích hợp nhất.”
Giai đoạn tiếp theo là tăng kích cỡ. May mắn là việc xây dựng sẽ bắt đầu vào cuối năm nay, trên một cơ sở nghiên cứu của Esa nhằm giúp công tác chuẩn bị cho cả công nghệ và việc sinh sống trên Mặt Trăng.
Sinh tồn
Kể từ khi có bằng chứng cho thấy đã phát hiện được nước đông đá trên các đầu cực của Mặt Trăng, điều mà Nasa rốt cuộc đã xác nhận vào hồi tháng Tám năm ngoái, bất kỳ căn cứ nào trên Mặt Trăng, nếu được xây dựng thì sẽ đều nằm ở các địa điểm đầu cực này.
Không phải ngẫu nhiên mà xe tự hành Thỏ Ngọc của Hằng Nga 4 hiện đang thu thập thông tin về Lưu vực Aitken ở Nam Cực. Nước đá được tìm thấy trên bề mặt của phần tối vĩnh viễn này của Mặt Trăng.
Oxi có trong tầng phong hoá của Mặt Trăng cũng có thể được chiết xuất ra để con người hít thở. Nguồn tài nguyên có lẽ có sẵn nhất là khoáng chất ilmenit (FeTiO3), là chất mà khi kết hợp với hydro ở nhiệt độ khoảng 1.000 độ C sẽ tạo ra hơi nước, là thứ cần được tách ra để tạo thành hydro và oxi.
Để khởi đầu, các phi hành gia sẽ cần đem theo đồ ăn, nước uống. Hằng Nga 4 đã tạo nên sự phấn khích với việc cho nảy mầm và đâm chồi một hạt giống, thế nhưng việc sản xuất ra thực phẩm có tính bền vững trong vũ trụ không phải là ý tưởng mới mẻ.
Ý tưởng này đã được bắt đầu từ 1982, khi các phi hành gia Liên Xô trồng cải xoong tai chuột (Arabidopsis thaliana), một loại cây thuộc họ nhà cải, trên trạm không gian Salyut 7.
Năm 2010, Đại học Arizona đã phát triển một mẫu ‘nhà kính trên Mặt Trăng’ – một hệ thống thuỷ canh sử dụng ống dẫn được bọc màng nhầy 5,5m, các đèn natri được làm mát bằng nước, và các ‘phong bì’ giữ hạt giống, sử dụng khí carbon dioxide từ hơi thở của các phi hành gia, và dùng nước tiểu của họ để tưới. Các sợi dây cáp quang thì cung cấp ánh sáng mặt trời.
Năng lượng
Các công nghệ năng lượng mới sẽ là chìa khoá cho việc sinh sống trên Mặt Trăng. Các thanh năng lượng trên Trái Đất đòi hỏi phải có phản ứng hoá học giữa hydro và oxi (thường là từ không khí) để tạo ra điện, và cũng tạo ra sản phẩm phụ là nước. Trên Mặt Trăng thì không có khí quyển, nhưng mà có các nguyên liệu trên.
“Bạn có thể tách nước mà chúng ta có trên Mặt Trăng và trong đêm lại tái kết hợp các thành phần của nó để tạo ra điện,” Cowley nói. Ông là người đang phát triển công nghệ mới này.
“Trong thời gian ban ngày thì có rất nhiều năng lượng mặt trời, có lẽ là thừa đủ để phân tách nước thành hydro và oxi, cho nên đây là một công cụ độc đáo mà chúng ta có thể dùng trên Mặt Trăng để duy trì một sứ mệnh có thời gian kéo dài.”
Cũng có khả năng có chỗ tích trữ nhiệt lượng bằng cách dùng một tiến trình tương tự như các bơm nhiệt.
“Trên Mặt Trăng, chúng tôi không có các điều kiện thông thường như trên Trái Đất. Bởi vì không có gió cho nên nhiệt từ Mặt Trời chiếu đến sẽ ở lại trên tầng phong hoá,” Cowley nói. “Chúng tôi có thể dùng một mắt kính hoặc một tấm gương để hội tụ ánh mặt trời vào nền đất và dùng nó làm nguồn nhiệt giữ ấm cho căn cứ của chúng ta hoặc để tạo ra điện năng.”
Một khi những công nghệ này được hoàn thiện và được thử nghiệm để đảm bảo sẽ hoạt động ổn định trong điều kiện cụ thể ở Mặt Trăng, các phi hành gia sẽ có thể xây dựng một căn cứ tại đây. Và điều đó sẽ xảy ra sớm hơn là bạn tưởng.
(Theo BBC News – Tiếng Việt)
