Xây đường trên Mặt Trăng, chuyên gia: Vật liệu cũ, công nghệ mới, nhưng có thách thức lớn

Đây là một nghiên cứu đầy tham vọng mới được công bố trên tạp chí China Journal of Highway and Transport.

Theo Zhou Siqi, tác giả chính của nghiên cứu, đồng thời hiện đang là nghiên cứu sinh tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Giao thông thuộc Đại học Bắc Hàng (Bắc Kinh, Trung Quốc), chia sẻ: "Tôi thường mơ ước về việc xây dựng một con đường trên Mặt Trăng".

Nghiên cứu sinh Zhou Siqi cho biết, mặc dù sử dụng các công nghệ phức tạp nhưng khung cảnh tại công trường xây dựng có thể khá đơn giản, chẳng hạn robot dùng một tay xúc bụi Mặt Trăng, và một tay còn lại thì xếp gạch.

Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Li Feng, cô Zhou Siqi và các đồng nghiệp của mình đã tiến hành xem xét geopolymer, một vật liệu được phát hiện vào những năm 1950 nhằm giải quyết vấn đề về xây dựng cơ sở hạ tầng trên Mặt Trăng.

Theo đó, vào năm 1950, nhà khoa học Viktor Glukovsky vô tình phát hiện ra geopolymer. Ban đầu, vật liệu này được gọi là ‘xi măng đất’ trong một phản ứng lý – hoá để biến bột đá mềm thành một vật liệu cứng giống gốm.

Vật liệu cũ, công nghệ mới

Không giống với xi măng thông thường khi vẫn cần kết hợp với lượng nước lớn, geopolymer chỉ cần một lượng nhỏ để tạo điều kiện phản ứng giữa bột đá và natri hydroxide (một loại hoá chất giá rẻ dùng để xả đường ống bẩn).

Cụ thể, khi những viên gạch cứng lại thì quá trình hoá học giải phóng tất cả các phân tử nước để thu thập lại nhằm tái sử dụng trong giai đoạn tiếp theo của chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy, việc xây đường giữa các trạm ở trên Mặt Trăng trở nên khả thi.

Trên thực tế, các nhà nghiên cứu trên thế giới cũng đã đưa ra nhiều đề xuất trong nhiều thập kỷ qua về cách để xây dựng cơ sở hạ tầng trên Mặt Trăng, trong đó bao gồm làm tan chảy bụi Mặt Trăng ở nhiệt độ cao và thu thập lưu huỳnh từ lớp đất mặt để làm xi măng.

Tuy nhiên, một số nhà khoa học vũ trụ cho rằng, vấn đề này quá khó để giải quyết. Thay vào đó, các chuyên gia này cho rằng nên tìm ra những giải pháp thay thế thiết thực hơn, chẳng hạn như chế tạo các trạm di động, hệ thống vận chuyển đá, xe địa hình mạnh hơn hoặc thậm chí là cáp treo.

Thực tế nhóm nghiên cứu của Zhou Siqi đã kết hợp vật liệu cũ với công nghệ in 3D hiện đại, đồng thời tiến hành thử nghiệm với đất Mặt Trăng mô phỏng để tìm ra công thức phù hợp cho đường cao tốc trên Mặt Trăng. Điều này có thể mang lại trải nghiệm về một chuyến đi nhanh chóng, an toàn và không có bụi.

Thực tế bụi Mặt Trăng không chỉ làm cho bánh xe trượt mà còn có thể làm cản trở các tấm pin Mặt Trời và làm hỏng thiết bị.

Trước đó, xe Mặt Trăng trong sứ mệnh Apollo chỉ đạt tốc độ là 18 km/h trên địa hình tương đối bằng phẳng. Một phương tiện không người lái, chẳng hạn như robot tự hành Thỏ Ngọc của Trung Quốc, phải di chuyển với tốc độ dưới 200 m/ giờ để có thể tránh hố hoặc đá.

Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Hàng, kết quả nghiên cứu sơ bộ cho thấy có thể xây dựng một con đường ở trên Mặt Trăng.

'Giấc mơ' đường cao tốc trên Mặt Trăng và thách thức

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã gặp phải những trở ngại, chẳng hạn như việc thêm quá nhiều nước sẽ khiến thành phẩm quá mềm. Ngược lại, nếu thiếu nước thì lại khiến thành phẩm bị dính và làm kẹt máy in. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng chỉ cần sản xuất geopolymer vào các thời điểm khác nhau trong ngày cũng đủ để khiến chất lượng của nó bị ảnh hưởng vì chênh lệch nhiệt độ.

Nghiên cứu sinh Zhou Siqi cho biết, mất khoảng 20 phút để sản xuất một viên gạch trong phòng thí nghiệm bằng máy in 3D, với kích thước cỡ tương đương máy tính để bàn. Tuy nhiên, quá trình này sẽ nhanh hơn nhiều so với máy in cỡ lớn cho một dự án xây dựng.

Ngoài ra, một cấu trúc rỗng được thiết kế tốt cũng sẽ giúp giảm tiêu thụ vật liệu, đồng thời tăng năng suất.

Theo nhóm nghiên cứu, natri hydroxit chiếm chưa tới 1% những vật liệu cần thiết. Natri hydroxide có thể được lấy từ Trái Đất hoặc thậm chí sản xuất ngay trên Mặt Trăng, nơi có lượng natri dồi dào.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, việc thêm 1/3 gram nước vào mỗi gram đất trên Mặt Trăng ở mức nhiệt là 80 độ C, thì sẽ làm cho gạch đủ chắc để xây đường mà không làm tắc máy in.

Thế nhưng mơ ước xây dựng một con đường trên Mặt Trăng của Zhou Siqi lại phải đối mặt với một thách thức lớn. Cô Zhou Siqi chia sẻ: "Chúng tôi không biết chắc rằng liệu có nước trên Mặt Trăng hay không".

Bên cạnh đó, mô hình máy tính và dữ liệu viễn thám đã cho thấy rằng, có băng ở dưới đáy của một số hố sâu trong bóng tối nằm ở gần cực nam của Mặt Trăng. Theo nhóm nghiên cứu, trong vài năm tới, Trung Quốc có kế hoạch thực hiện một số cuộc thám hiểm bằng robot vào khu vực này nhằm tìm kiếm bằng chứng trực tiếp.

Để thực hiện kế hoạch đầy tham vọng này, Trung Quốc cũng đã hợp tác với Nga nhằm xây dựng một trạm nghiên cứu quốc tế ở trên Mặt Trăng hoạt động trong khoảng một thập kỷ. Tuy nhiên, bước đầu tiên là cần phải xác định về nguồn cung cấp nước trên hành tinh này.

Trên thực tế, theo các nhà khoa học, một lò phản ứng hạt nhân không gian có khả năng sản xuất ra một megawatt điện cũng đang được phát triển để cung cấp nguồn năng lượng dồi dào và ổn định cho khu định cư trên Mặt Trăng.

Bài viết tham khảo nguồn: SCMP, Businessinsider