Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 7)

DÀI HẠN CÓ THỂ LẬP TRẠM TRUNG CHUYỂN MẶT TRĂNG

Để giúp trả tiền cho các dự án đầy tham vọng này, các nhà thiên văn đã nghiên cứu về vật lý và kinh tế về việc khai khoáng ở mặt trăng và ghi nhận ít nhất ba nguồn tiềm năng có giá trị khai thác.

Trong những năm 1990, một phát hiện bất ngờ khiến các nhà khoa học ngạc nhiên: sự hiện diện của một lượng lớn băng ở bán cầu nam của mặt trăng. Ở đó, trong bóng tối của các dãy núi và miệng núi lửa lớn, có một khoảng tối vĩnh cửu bên dưới chính là lớp băng. Nguồn gốc của băng đá này có lẽ là tác động của va chạm sao chổi trong giai đoạn lịch sử đầu tiên của hệ mặt trời. Sao chổi chủ yếu được làm bằng băng, bụi và đá, vì vậy bất kỳ sao chổi nào va vào mặt trăng trong một trong những khoảng đầy bóng tối này đều có thể để lại một lượng nước và băng. Nước, theo đó, có thể được biến thành oxy và hydro (đó là các thành phần chính của nhiên liệu tên lửa). Điều này có thể biến mặt trăng thành một trạm cung cấp khí đốt vũ trụ. Nước cũng có thể được tinh chế cho các việc uống của con người hoặc được sử dụng để tạo ra các trang trại nông nghiệp quy mô nhỏ.

Trong thực tế, một nhóm các doanh nhân ở Thung lũng Silicon đã thiết lập một công ty tên là Moon Express để bắt đầu quá trình khai thác băng đá từ mặt trăng. Đây là công ty đầu tiên nhận được giấy phép từ chính phủ để bắt đầu doanh nghiệp thương mại này. Tuy nhiên, mục tiêu ban đầu của Moon Express thì khiêm tốn hơn. Công ty sẽ bắt đầu bằng cách đặt một cỗ máy du hành trên bề mặt mặt trăng mà qua đó tìm kiếm một cách hệ thống cho sự hiện diện của các mỏ băng đá. Công ty đã huy động đủ tiền qua các quỹ tư nhân để tiến hành nhiệm vụ này. Với việc tài chính đầy đủ cho dự án, tất cả các hệ thống đều đang được tiến hành.

Các nhà khoa học đã phân tích các phiến đá mặt trăng được các phi hành gia Apollo mang về và tin rằng có thể có các yếu tố kinh tế quan trọng khác trên mặt trăng. Các nguyên tố đất hiếm rất quan trọng đối với ngành công nghiệp điện tử nhưng chủ yếu được tìm thấy ở Trung Quốc. (Đất hiếm được phân bố ở khắp mọi nơi với số lượng nhỏ, nhưng ngành công nghiệp đất hiếm của Trung Quốc chiếm 97% thương mại thế giới. Trung Quốc cũng chiếm khoảng 30% trữ lượng của thế giới.) Một vài năm trước, một cuộc chiến thương mại quốc tế gần như đã làm tăng vọt giá cả lên khi các nhà cung cấp Trung Quốc đột ngột tăng giá trên những nguyên tố trọng yếu này, và thế giới đột nhiên nhận ra rằng Trung Quốc nắm giữ một vị thế gần như độc quyền. Người ta ước tính rằng nguồn cung sẽ bắt đầu cạn kiệt trong những thập kỷ tới, khiến cho việc tìm nguồn thay thế trở nên cấp bách. Đất hiếm đã được tìm thấy trong đá mặt trăng, vì vậy một ngày kia nó có thể là một phương án khiến tiết kiệm chi phí cho việc chiết xuất chúng từ mặt trăng. Bạch kim là một yếu tố quan trọng cho ngành công nghiệp điện tử, và sự hiện diện của các khoáng chất giống như bạch kim, có lẽ còn sót lại từ các tác động bởi va chạm của trái đất với các tiểu hành tinh thời cổ đại, cũng đã được phát hiện trên mặt trăng.

Cuối cùng, có khả năng tìm thấy heli-3, thứ rất hữu ích trong các phản ứng nhiệt hạch – fusion reactions. Khi các nguyên tử hydro được kết hợp ở nhiệt độ cực cao được thiết lập trong các phản ứng này, hạt nhân hydrogen hợp nhất, tạo ra helium, cộng với một lượng lớn năng lượng và nhiệt. Năng lượng dư thừa này rất hữu ích cho các máy điện. Tuy nhiên, quá trình này cũng tạo ra một lượng lớn các nơtron, rất nguy hiểm. Lợi thế của quá trình nhiệt hạch liên quan đến heli-3 là nó thay thế giải phóng một proton dư thừa, có thể được xử lý dễ dàng hơn và bị lệch hướng bởi các trường điện từ. Các phản ứng nhiệt hạch (tổng hợp hạt nhân nguyên tử) vẫn còn cần nhiều thử nghiệm đòi hỏi trình độ khoa học và cơ sở thực nghiệm vững chắc, và xa hơn trong tương lai, có thể không tiến hành ở Trái Đất. Nhưng nếu chúng được phát triển thành công, heli-3 có thể được khai thác từ mặt trăng để cung cấp nhiên liệu cho các lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai.

Nhưng điều này cũng làm nảy sinh một điểm phức tạp: Có hợp pháp để khai thác mặt trăng không? Hay cứ việc cắm cọc trên đó rồi tuyên bố chủ quyền ở đất ấy?

Năm 1967, Hoa Kỳ, Liên Xô và nhiều quốc gia khác đã ký Hiệp ước Không Gian Vũ Trụ (Outer Space Treaty), nghiêm cấm các quốc gia tuyên bố chủ quyền ở các thiên thể ngoài không gian như mặt trăng. Hiệp ước cấm vũ khí hạt nhân từ quỹ đạo Trái đất, hoặc vũ khí được đặt trên mặt trăng hay ở nơi khác trong không gian. Việc thử nghiệm các loại vũ khí này cũng bị cấm. Hiệp Ước Không Gian Vũ Trụ, là ước lệ đầu tiên và duy nhất thuộc loại này, vẫn có hiệu lực cho đến ngày nay.

Tuy nhiên, hiệp ước lại không nói gì về quyền sở hữu tư nhân với đất đai hoặc việc sử dụng mặt trăng cho các hoạt động thương mại, có lẽ bởi vì những người đã soạn thảo nó không tin rằng các cá nhân sẽ có thể có khả năng tiếp cận chị hằng. Nhưng những vấn đề này phải được giải quyết sớm, đặc biệt là bây giờ giá đi du lịch vũ trụ đang giảm và các tỷ phú muốn thương mại hóa không gian bên ngoài.

Người Trung Quốc đã thông báo rằng họ sẽ đưa các phi hành gia của họ lên mặt trăng vào năm 2025. Nếu họ cắm lá cờ của họ, nó sẽ phần lớn là biểu tượng. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu một số nhà phát triển tư nhân cắm cọc trên mặt trăng sau khi đến đó bằng tàu không gian riêng của mình?

Một khi những vấn đề kỹ thuật và chính trị này được giải quyết, câu hỏi tiếp theo là, nó sẽ như thế nào để thực sự sống trên mặt trăng?

SINH SỐNG TRÊN MẶT TRĂNG

Các phi hành gia đầu tiên của chúng ta chỉ có được khoảng thời gian ngắn trên mặt trăng, thường là vài ngày. Để tạo ra những tiền đồn có người lái đầu tiên, các phi hành gia trong tương lai sẽ có thể phải mất nhiều thời gian ở đó. Họ sẽ cần phải điều chỉnh theo điều kiện ở mặt trăng, thứ mà, như bạn có thể tưởng tượng, là khá khác biệt so với trái đất.

Một yếu tố hạn chế thời gian các phi hành gia của chúng ta có thể ở lại trên mặt trăng là sự sẵn có của thực phẩm, nước và không khí, vì sinh hoạt sẽ làm cạn kiệt nguồn cung mà họ mang theo trong vòng vài tuần. Ban đầu, mọi thứ sẽ phải được vận chuyển từ Trái đất. Các thiết bị thăm dò mặt trăng không người lái sẽ phải được gửi đi vài tuần một lần để tái tiếp tế lại trạm cung. Vận chuyển những lô hàng này sẽ trở thành sợi dây sống cho các phi hành gia, vì vậy bất kỳ tai nạn liên quan đến chúng có thể đem đến tình trạng khẩn cấp. Một khi một cơ sở ở mặt trăng được xây dựng, ngay cả một cơ sở tạm thời, một trong những nỗ lực đầu tiên cho các phi hành gia có thể là tạo ra oxy cho việc thở và để trồng lấy thức ăn cho riêng họ. Có một số phản ứng hóa học có thể tạo ra oxy, và sự hiện diện của nước tạo ra nguồn cung cấp sẵn sàng. Và nước này cũng có thể được sử dụng trong các vườn thủy canh để trồng trọt.

May mắn thay, việc thông tin giao tiếp với Trái đất sẽ không gây ra nhiều vấn đề, vì việc ấy chỉ mất hơn một giây (trễ) để tín hiệu vô tuyến tiếp cận với mặt đất từ mặt trăng. Ngoài một chút chậm trễ, các phi hành gia sẽ có thể sử dụng điện thoại di động của họ và internet giống như họ làm trên Trái đất, vì vậy họ có thể liên lạc thường xuyên với những người thân yêu của họ và nhận được tin tức mới nhất.

Ban đầu, các phi hành gia của chúng ta sẽ phải sống bên trong viên nang không gian. Khi họ liên doanh với nhau tốt hơn, thứ tự đầu tiên của công việc sẽ là trương các tấm pin mặt trời lớn lên để thu hoạch năng lượng. Một ngày ở mặt trăng tương ứng với một tháng Trái đất, bất kỳ trang phía nào trên mặt trăng đều có hai tuần sáng liên tục vào ban ngày, sau đó là hai tuần đêm tối. Vì vậy, họ sẽ cần các dải đất lớn cho pin để lưu trữ năng lượng điện thu hoạch trong hai tuần "ban ngày" để sử dụng trong "ban đêm" dài sau đó.

Khi lên mặt trăng, các phi hành gia có thể muốn đi đến các đầu cực vì nhiều lý do cụ thể. Có những đỉnh cao ở những vùng cực nơi mặt trời không bao giờ lặn, vì vậy một trang trại năng lượng mặt trời với hàng ngàn tấm pin mặt trời có thể tạo ra nguồn năng lượng ổn định mà không bị gián đoạn. Các phi hành gia cũng có thể tận dụng lợi thế của các trầm tích chứa của tảng băng trong vùng tối của dãy núi lớn và miệng núi lửa ở các cực. Người ta ước tính rằng sáu trăm triệu tấn băng có thể được tìm thấy ở vùng cực Bắc, trong một lớp dày vài thước. Người ta ước tính rằng sáu trăm triệu tấn băng có thể được tìm thấy ở vùng cực Bắc, trong một lớp dày vài thước. Khi các hoạt động khai thác bắt đầu, phần lớn băng này có thể được thu hoạch và tinh chế cho các mục đích cung cấp nước uống, cũng như cho ôxy. Cũng có thể khai thác đất của mặt trăng, vì nó chứa một lượng oxy đáng kinh ngạc. Dữ liệu thực tế cho thấy, có khoảng một trăm pound oxy cho mỗi một nghìn pound đất mặt trăng.

Các phi hành gia sẽ phải điều chỉnh cho quen trọng lực thấp hơn trên mặt trăng. Theo lý thuyết hấp dẫn của Newton, lượng hấp dẫn trên bất kỳ hành tinh nào thì có tương quan đến khối lượng của chính hành tinh đó. Lực hấp dẫn của mặt trăng thì bằng một phần sáu của Trái Đất.

Điều này có nghĩa là di chuyển máy móc hạng nặng sẽ dễ dàng hơn nhiều trên mặt trăng. Và vận tốc thoát là thấp hơn nhiều, do đó, tên lửa có thể hạ cánh và cất cánh từ mặt trăng khá dễ dàng. Trong tương lai, một trạm không gian bận rộn trên mặt trăng là một khả năng rất rõ ràng.

Nhưng các phi hành gia của chúng ta sẽ phải học lại những chuyển động đơn giản, chẳng hạn như đi bộ. Các phi hành gia Apollo nhận ra rằng đi bộ trên mặt trăng khá là khó xử/vụng về. Họ thấy rằng cách nhanh nhất để cơ động là nhảy. Bởi vì lực hấp dẫn của mặt trăng thấp hơn, bạn có thể nhảy xa hơn nhiều so với thực hiện một bước đi bộ, và nó dễ dàng hơn để kiểm soát chuyển động của bạn.

Một vấn đề khác để tranh luận là bức xạ. Đối với nhiệm vụ kéo dài một vài ngày, nó không đặt ra một vấn đề lớn. Nhưng nếu các phi hành gia dành hàng tháng trên mặt trăng, họ có thể tích lũy đủ phơi nhiễm để tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư. (Các vấn đề y tế đơn giản có thể dễ dàng leo thang đến các tình huống đe dọa tính mạng trên mặt trăng. Tất cả các phi hành gia sẽ phải được huấn luyện sơ cứu, và một vài trong số họ có thể là các bác sĩ y khoa. Nếu như, trong trường hợp ví dụ là, một phi hành gia bị đột quỵ tim hay viêm ruột thừa trên mặt trăng, nhiều khả năng bác sĩ sẽ thiết lập một phiên họp truyền hình từ xa với các chuyên gia trên trái đất, những người có lẽ sẽ thực hiện phẫu thuật bằng điều khiển từ xa. Robot có thể được đưa vào để thực hiện các hình thức vi phẫu khác nhau, được điều khiển bằng tay từ Trái đất.) Các phi hành gia sẽ cần "bản tin thời tiết" hàng ngày từ các nhà thiên văn học theo dõi hoạt động mặt trời. Thay vì như ở trái đất là chỉ ra những cơn bão sắp tới, những báo cáo thời tiết cho mặt trăng này sẽ cảnh báo về những tia bão lửa mặt trời khổng lồ gửi đi các chùm bức xạ nóng vào không gian. Nếu có một vụ phun trào khổng lồ trên mặt trời, các phi hành gia có thể được báo hiệu để tìm kiếm chỗ trú ẩn. Một khi cảnh báo được đưa ra, các phi hành gia sẽ có vài giờ trước khi một cơn mưa chết người của các hạt hạ nguyên tử chứa điện tiếp cận bề mặt mặt trăng.

Một cách để tạo chỗ trú ẩn từ bức xạ có thể là đào một căn cứ ngầm bên trong một ống dung nham trên mặt trăng. Những ống này, tàn dư của các núi lửa cổ đại, có thể to lớn, lên đến hàng nghìn feet, và sẽ cung cấp sự bảo vệ thích hợp từ bức xạ từ mặt trời và không gian bên ngoài.

Một khi các phi hành gia đã dựng lên nơi trú ẩn tạm thời, các lô hàng máy móc và vật tư lớn sẽ phải được gửi từ Trái đất để bắt đầu xây dựng cơ sở dài hạn ở mặt trăng. Vận chuyển vật liệu tiền chế và các mặt hàng bơm hơi có thể tăng tốc quá trình này. (Trong bộ phim 2001, các phi hành gia sống trong các căn cứ mặt trăng lớn, hiện đại, chứa cả khu vực hạ-cất cánh cho tên lửa và phục vụ như trung tâm đầu não để điều phối các hoạt động khai thác mặt trăng. Trung tâm điều hành tại mặt trăng của chúng ta có thể không được hiện đại và rộng rãi như trên phim, nhưng viễn cảnh trên phim đó chỉ ra rằng chúng ta có thể nhận ra điều ấy trước khi quá trễ.)

Trong việc xây dựng các căn cứ ngầm, chắc chắn bạn sẽ muốn khả năng sản xuất và sửa chữa các bộ phận máy. Mặc dù các thiết bị lớn như máy ủi và cần cẩu sẽ phải được gửi từ Trái Đất, những chiếc máy in 3-D có thể chế tạo các bộ phận máy nhựa nhỏ tại chỗ.

Lý tưởng nhất, các nhà máy có thể sẽ được thiết lập để rèn kim loại. Nhưng xây dựng một lò cao là không thể, vì không có không khí để nuôi lò. Tuy nhiên, các thí nghiệm đã chỉ ra rằng đất mặt trăng, khi được nung nóng bằng lò vi sóng, có thể tan chảy và kết dính vào nhau để tạo ra những viên gạch gốm cứng, thứ có thể là các khối xây dựng cơ bản cho toàn bộ cơ sở mặt trăng. Về nguyên tắc, tất cả các cơ sở hạ tầng có thể được làm bằng vật liệu này, thứ có thể được thu hoạch trực tiếp từ đất mặt trăng.

TƯƠNG LAI NHÂN LOẠI - MICHIO KAKU
Bản dịch của ĐỖ BÁ HUY

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Chốt đáp số cho bài toán bán kính proton
20/09/2019
Vào năm 2010, các nhà vật lí ở Đức báo cáo rằng họ đã thực hiện được phép đo đặc biệt chính xác về kích cỡ proton,
Tranh cãi vẫn chưa dứt về chuyện tìm thấy sóng hấp dẫn
18/09/2019
Nhóm hợp tác giành giải Nobel LIGO vừa công bố một bài báo mô tả chi tiết hơn bao giờ hết về cách nhóm này phân tích các tín
Lần đầu tiên nghe được ‘tiếng khóc chào đời’ của một lỗ đen mới sinh
17/09/2019
Nếu thuyết tương đối rộng của Albert Einstein vẫn đúng, thì một lỗ đen ra đời từ sự va chạm chấn động vũ trụ của hai
Tìm hiểu nhanh vật lí hạt (Phần 7)
16/09/2019
Nhà nguyên tử luận đầu tiên Cuộc hành trình của chúng ta đã xuất phát từ đâu? Tôi cho rằng “vật lí hạt” đã khởi
Tìm hiểu nhanh vật lí hạt (Phần 6)
16/09/2019
Tìm kiếm mã code Richard Feynman vĩ đại (1918-88), người cùng nhận Giải Nobel Vật lí cho những đóng góp của ông cho triết học
Giải được bí ẩn nhiễm điện do cọ xát
15/09/2019
Đa số mọi người đều từng trải nghiệm cảm giác tóc dựng đứng sau khi cọ xát bong bóng lên đầu mình hay tia lửa xoẹt
Các nguyên tử tăng tốc đến 5000 km/s khi chúng rơi vào siêu lỗ đen
15/09/2019
Các quan sát về chất khí đang bị nuốt vào siêu lỗ đen tại tâm của các quasar đã làm sáng tỏ thêm về cách những vật thể
Phát hiện hơi nước trên một hành tinh đá ở xa
14/09/2019
Các nhà khoa học vừa phát hiện thấy hơi nước trong khí quyển của một hành tinh đá ở cách Trái Đất 110 năm ánh sáng. Tên

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com