Việc phát hiện ra nước trong những hố va chạm sâu ở các cực của Mặt Trăng đã châm ngòi cho một "cuộc chạy đua lên Mặt Trăng" nhằm thiết lập các căn cứ ở đó, tiếp theo là các làng mạc, thành phố và các ngành công nghiệp nặng. Nhưng cuộc đua này liệu có lâu dài không?
Ngay sau khi Mặt Trăng hình thành, các tiểu hành tinh đã bắn phá nó, tạo nên địa hình đặc trưng với chi chít các hố va chạm. Gần các cực của Mặt Trăng, có hàng chục đáy hố va chạm sâu đến mức đã không nhận được ánh sáng từ Mặt Trời trong khoảng 4 tỷ năm. Nhiều "hố tối vĩnh cửu" lạnh giá này có nhiệt độ dưới 110K (khoảng -163 độ C), tạo thành các "bẫy lạnh", nơi băng nước sẽ không bay hơi quá một milimet trong một tỷ năm, ngay cả trong môi trường chân không trên bề mặt Mặt Trăng. Và nước đóng băng này là do một số tiểu hành tinh mang theo đến khi chúng va chạm vào Mặt Trăng.
Kể từ năm 2013, chúng ta đã biết rằng nước vẫn còn ở đó, có thể lên tới hơn 900 triệu tấn, nhờ vào một loạt sứ mệnh bay quanh Mặt Trăng đã lập bản đồ những vị trí có khả năng chứa nước với mức độ chi tiết ngày càng cao.
Sự hiện diện của nước ở các cực của Mặt Trăng đã làm thay đổi hoàn toàn cách mà con người có thể đến Mặt Trăng. Đột nhiên, việc hình dung ra một "ngôi làng Mặt Trăng", nơi con người có thể sinh sống mà không cần phải đưa mọi thứ từ Trái Đất lên, trở nên khả thi. Họ có thể tự trồng trọt, có thể tắm và sử dụng nhà vệ sinh tiện nghi, không giống như các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Khả năng này đã khơi dậy những tham vọng như việc Jeff Bezos muốn chuyển ngành công nghiệp nặng lên Mặt Trăng hay việc Elon Musk muốn xây dựng các "thành phố tự cung tự cấp" ở trên đó. Đây đều là những viễn cảnh hấp dẫn, nhưng liệu chúng có thể trở thành hiện thực được hay không?
Nghiên cứu này được công bố trên Frontiers in Space Technologies.
Tin tốt
Các nhà khoa học nhận ra rằng có thể đưa ra một ước tính ban đầu về tính khả thi chỉ bằng cách xem xét lượng điện và nước mà một quần thể lớn dân cư sẽ sử dụng trên Mặt Trăng, cũng như việc một thành phố có 100.000 hoặc 1 triệu người có thể tồn tại ở đó trong bao lâu. Một thành phố trên Mặt Trăng sẽ có thể tồn tại lâu đến mức nào?
Tin tốt là năng lượng không phải là vấn đề, ngay cả khi không có các lò phản ứng hạt nhân. Đó là bởi vì phần vành quanh các miệng hố tối vĩnh cửu gần như luôn được Mặt Trời chiếu sáng. (Đó là lý do đôi khi chúng được gọi một cách không chính xác là các "đỉnh sáng vĩnh cửu").
Trên những vành hố được chiếu sáng mạnh đó, người ta có thể tạo ra 3 gigawatt điện bằng cách sử dụng các tháp cao hàng kilomet được phủ bởi các tấm pin Mặt Trời. Việc sản xuất các tấm pin Mặt Trời trên Mặt Trăng cũng hoàn toàn khả thi. Chắc chắn có rất nhiều silicon ở đó. Điều này thậm chí có thể cho phép xây dựng các trung tâm dữ liệu AI trên Mặt Trăng, bằng cách đặt chúng gần những “đỉnh sáng” này. Đó sẽ là khởi đầu của một nền kinh tế Mặt Trăng thực sự.
Tin xấu
Tin xấu là, ngay cả khi theo giả định ban đầu là có tới tận trên 900 triệu tấn nước mà không cần tái sử dụng, thì một thành phố trên Mặt Trăng cũng chỉ có thể tồn tại được trong vài năm. Ngay cả trong kịch bản tốt nhất, với hiệu suất tái chế nước đạt tới 98% - tương tự như trên ISS - thì một thành phố với 1 triệu dân cũng sẽ cạn kiệt nước chỉ sau hơn một thế kỷ.
Đó là một vấn đề đối với việc định cư lâu dài trên Mặt Trăng. Và những ước tính tốt nhất hiện nay về lượng nước trên Mặt Trăng thấp hơn khoảng 30 lần so với 1 tỷ tấn, rút ngắn thời gian cạn kiệt nước xuống với tỷ lệ tương đương. Điều này có nghĩa là ngay cả một thành phố nhỏ cũng sẽ cạn kiệt nước chỉ sau khoảng một thập kỷ. Thay vào đó, một ngôi làng trên Mặt Trăng với 1.000 dân, hoặc thậm chí một thị trấn với khoảng 10.000 dân, sẽ có thể duy trì trong vài thế kỷ hoặc lâu hơn.
Có những giải pháp tiềm năng có thể giúp chúng ta cải thiện hiệu suất tái chế nước lên gấp năm lần hoặc hơn nữa như: giảm lượng nước sử dụng thông qua những kỹ thuật mới như canh tác theo chiều đứng; lấy nước từ các tiểu hành tinh có thể tiếp cận được; hoặc đơn giản là tìm kiếm thêm nước.
Trong số đó, cái cuối cùng có lẽ là hứa hẹn nhất. Các kỹ thuật khảo sát nước hiện nay không thể thăm dò sâu quá vài mét bên dưới bề mặt, trong khi các bẫy lạnh có thể chứa nước lại thường nằm sâu hàng chục mét. Vậy nên, để hiện thực hóa những kế hoạch đầy tham vọng của các tỷ phú không gian, bước đầu tiên sẽ là tìm kiếm thêm nguồn nước.
Minh Phương
Theo Phys.org
