Ngoài những đột phá cho phép du hành giữa các vì sao, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu những cách để tối ưu hóa tài nguyên trong khi sống ở một “vùng đất xa lạ”. Một trong những khía cạnh được đầu tư nhiều nhất là phương pháp đưa oxy lên bề mặt Mặt Trăng.
Vào tháng 10, Cơ quan Vũ trụ Úc (ASA) và Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ (NASA) đã ký hợp đồng hợp tác để thực hiện dự án Artemis, gửi một tàu thăm dò mặt đất lên Mặt trăng để thu thập các mẫu đá – một nguồn oxy dồi dào và chưa được khai thác.
Mặt Trăng có bầu khí quyển, nhưng rất mỏng và chủ yếu bao gồm hydro, neon và argon. Đây không phải là hỗn hợp khí có thể hỗ trợ các dạng sống phức tạp, chẳng hạn như động vật có vú.
Tuy nhiên, Mặt Trăng vẫn giàu oxy, chỉ không phải ở dạng khí. Oxy trên Mặt Trăng bị giữ lại trong regolith, một lớp đá và bụi mịn bao phủ toàn bộ bề mặt Mặt Trăng. Nếu chúng ta có thể chiết xuất oxy từ regolith, tiềm năng hỗ trợ sự sống của thiên thể cằn cỗi này sẽ là chưa từng có.
Oxy có trong nhiều vật liệu xung quanh chúng ta. Các thành phần chính của Mặt Trăng giống như những gì bạn thấy dưới chân mình. Các khoáng chất như silica, nhôm, sắt và magiê oxit có rất nhiều trên bề mặt Mặt Trăng và tất cả chúng đều chứa oxy, chỉ không phải ở dạng mà phổi của chúng ta có thể xử lý.
Trên bề mặt Mặt Trăng, các khoáng chất này tồn tại dưới nhiều dạng, bao gồm đá rắn, đá nhỏ, bụi mịn và sỏi. Đây là kết quả tất yếu của các vụ va chạm giữa Mặt Trăng và các thiên thể bay tự do trong không gian.
Nhiều nhà nghiên cứu không muốn sử dụng từ “đất” để chỉ vật liệu bao phủ bề mặt Mặt Trăng, vì trên Trái Đất, đất được hình thành do sự phân hủy lớp đất mặt của vô số vi sinh vật trong hàng triệu năm. Đất là một mạng lưới khoáng chất dày đặc không tồn tại trong cấu trúc đá ban đầu.
Đất xung quanh chúng ta có cấu trúc, tính chất hóa học và sinh học độc đáo. Trong khi đó, vật liệu bao phủ bề mặt Mặt Trăng chủ yếu là lớp đất mặt ở trạng thái ban đầu.
Lọc không khí từ đá
Đất trên Mặt Trăng có 45% là oxy, nhưng các phân tử oxy liên kết chặt chẽ với các khoáng chất được đề cập ở trên. Để phá vỡ các liên kết mạnh này, chúng ta cần đưa năng lượng vào hợp chất. Đây là nơi các nhà khoa học áp dụng phương pháp điện phân.
Quá trình điện phân đất mặt trăng sẽ tạo ra oxy là thành phần chính, với các kim loại như nhôm là sản phẩm phụ. Các nhà khoa học sẽ cố gắng không lãng phí bất kỳ vật liệu nào thu được từ quá trình điện phân.
Mặc dù đây là một quá trình đơn giản, nhưng nó vẫn đòi hỏi một lượng năng lượng lớn. Để cung cấp năng lượng cho quá trình điện phân đất trên Mặt Trăng, chúng ta sẽ cần năng lượng mặt trời hoặc các nguồn năng lượng khả thi khác trên Mặt Trăng.
Dấu chân lịch sử trên bề mặt Mặt Trăng.
Dây chuyền sản xuất oxy này cũng sẽ cần đến những cỗ máy công nghiệp lớn. Các công nghệ cần thiết cho quá trình này đã có trên Trái Đất, thách thức lớn sẽ là vận chuyển chúng đến Mặt Trăng và cung cấp nguồn năng lượng ổn định, dồi dào để vận hành chúng.
Đầu năm nay, công ty khởi nghiệp Space Applications Services có trụ sở tại Bỉ đã công bố kế hoạch xây dựng ba lò phản ứng sản xuất oxy thông qua quá trình điện phân, với kế hoạch thử nghiệm công nghệ này trên Mặt Trăng vào năm 2025.
Mặt trăng có thể sản xuất bao nhiêu oxy?
Người ta ước tính rằng lượng oxy chứa trong regolith của Mặt Trăng là rất lớn. Mỗi mét khối regolith chứa trung bình 1,4 tấn khoáng chất, trong đó có 630 kg là oxy. NASA ước tính rằng con người cần 800 gram oxy mỗi ngày để tồn tại, vì vậy 630 kg oxy sẽ đủ để một người sống trong khoảng 2 năm hoặc hơn.
Nếu chúng ta ước tính rằng lớp đất mặt trăng dày khoảng 10 mét và chúng ta có thể chiết xuất toàn bộ oxy trong đó, thì lớp vỏ mặt trăng chứa đủ oxy để nuôi sống 8 tỷ người trong 100.000 năm. Mặc dù con số này sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hiệu quả của dây chuyền sản xuất, lượng đất mặt trăng có thể khai thác, v.v., thậm chí chỉ cần một nửa lượng đất mặt trăng ấn tượng đó cũng có thể cho phép con người xây dựng một tiền đồn thịnh vượng trên mặt trăng trong hàng thiên niên kỷ.
Mặt Trăng sẽ là đòn bẩy đưa con người đến các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời và xa hơn nữa, đây sẽ là bước đầu tiên để chúng ta chinh phục những không gian xa xôi.
Tham khảo Cuộc trò chuyện