Mỹ phát triển thiết bị to bằng lò vi sóng săn kho báu từ độ cao 18.000m nhìn được cả Trái Đất

[Tháp rơi tự do]

Cảm biến hàng không mới nhất của NASA đang đưa hoạt động thăm dò khoáng sản lên đến tầng bình lưu — theo đúng nghĩa đen. Thiết bị có tên AVIRIS-5, một máy quang phổ hình ảnh tiên tiến, đã bắt đầu quét khu vực miền Tây Hoa Kỳ từ độ cao 60.000 feet, lập bản đồ các loại đá giàu lithium và các khoáng sản quan trọng khác với mức độ chi tiết chưa từng có.

Thiết bị này, có kích thước tương đương một lò vi sóng, được gắn trên máy bay nghiên cứu ER-2 của NASA, loại máy bay chuyên bay ở độ cao lớn. Từ vị trí này, nó có thể phát hiện các “dấu vân tay phổ” mờ nhạt của khoáng chất, đất sét, sắc tố và nhiều hợp chất khác trên bề mặt Trái Đất thông qua việc phân tích cách ánh sáng Mặt Trời phản xạ lại từ chúng.

Dự án được triển khai hợp tác với Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), đánh dấu chiến dịch lập bản đồ khoáng sản bằng đường không lớn nhất của nước Mỹ từ trước đến nay.

AVIRIS-5 là phiên bản mới nhất trong chuỗi máy quang phổ kéo dài hàng thập kỷ do Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA phát triển, được sử dụng để nghiên cứu Trái Đất, Mặt Trăng và gần như toàn bộ các thế giới đá khác trong Hệ Mặt Trời.

Cảm biến mới này kế thừa công nghệ từ những thiết bị đã từng khảo sát lớp vỏ sao Hỏa, phát hiện các hồ trên Titan và lần đầu tiên tìm thấy nước trên Mặt Trăng. Tuy nhiên, AVIRIS-5 được thiết kế riêng cho Trái Đất — và cho tốc độ.

Thăm dò kho báu bị ẩn giấu​

Trong năm đầu tiên, AVIRIS-5 đã thực hiện hơn 200 giờ bay trên Nevada, California và các bang miền Tây khác, nằm trong khuôn khổ chương trình Thí nghiệm Lập bản đồ Trái Đất GEMx.

Nỗ lực lớn hơn, mang tên Earth MRI, đặt mục tiêu hiện đại hóa bản đồ bề mặt và tầng nông dưới lòng đất của Hoa Kỳ nhằm xác định các nguồn tài nguyên thiết yếu cho năng lượng, sản xuất và an ninh quốc gia.

Một trong những phát hiện nổi bật ban đầu là hectorite — một loại đất sét chứa lithium có giá trị — được phát hiện trong bãi thải của một mỏ bỏ hoang ở California.

Lithium nằm trong số 50 khoáng sản mà USGS xếp vào loại quan trọng do rủi ro chuỗi cung ứng. Khả năng phát hiện các trữ lượng như vậy từ tầng bình lưu mang lại cho các nhà địa chất một công cụ mạnh mẽ trong bối cảnh nhu cầu toàn cầu tăng cao.

“Phạm vi câu hỏi mà bạn có thể giải quyết với công nghệ này thực sự rộng lớn, từ quản lý đất đai đến nguồn nước trong tuyết tích tụ và nguy cơ cháy rừng,” nhà khoa học Dana Chadwick tại JPL cho biết. “Khoáng sản quan trọng mới chỉ là bước khởi đầu đối với AVIRIS-5.”

Độ phân giải không gian được cải thiện của AVIRIS-5 — sắc nét gấp đôi phiên bản trước — cho phép nó phân biệt các chi tiết nhỏ chỉ 30 cm từ độ cao 11 dặm. Mỗi chuyến bay tạo ra những “khối ảnh” khổng lồ, chứa cả hình ảnh lẫn dữ liệu phổ chi tiết cho từng điểm ảnh. Những dấu hiệu phổ này giúp các nhà khoa học xác định khoáng sản chính xác như cách dấu vân tay dùng để nhận diện con người.

Công nghệ sinh ra từ không gian​

Công nghệ này dựa trên các đột phá tại Phòng Thí nghiệm Vi mạch của JPL, nơi kỹ sư sử dụng lăng kính, cách tử nhiễu xạ, mảng cảm biến và các vật liệu tiên tiến như silicon đen — một trong những chất tối nhất từng được chế tạo — để loại bỏ ánh sáng lạc và tăng độ chính xác.

Các phần cứng tương tự từng bay trong những nhiệm vụ đến Sao Thủy, Sao Hỏa, Sao Diêm Vương, Titan, và sắp tới là mặt trăng Europa của Sao Mộc. Kể từ khi AVIRIS đầu tiên cất cánh năm 1986, dòng cảm biến này đã được dùng để phân tích núi lửa, vùng cháy rừng, khu vực thiên tai, cây trồng bị bệnh và nhiều hiện tượng khác.

AVIRIS-5 hiện đang mở rộng di sản đó với khảo sát khoáng sản bằng đường không lớn nhất trong lịch sử Hoa Kỳ. Được tài trợ bởi Đạo luật Cơ sở hạ tầng Lưỡng đảng, GEMx sẽ kéo dài bốn năm. Mục tiêu là giúp các cộng đồng khai thác giá trị mới từ các mỏ cũ, tìm kiếm nguồn khoáng sản mới và xác định các nguy cơ môi trường như dòng thải axit từ mỏ.

Đối với AVIRIS-5, lập bản đồ lithium chỉ là khởi đầu. Cảm biến này được thiết kế để thay đổi cách chúng ta quan sát Trái Đất — từng dấu vân tay phổ một.