Thảo Nông
Writer
Các nhà khoa học Trung Quốc đang hiện thực hóa tham vọng xây dựng căn cứ lâu dài trên Mặt Trăng bằng một công nghệ đầy sáng tạo: biến chính đất đá tại chỗ thành vật liệu xây dựng siêu bền. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung (HUST), dẫn đầu bởi Giáo sư Đinh Lễ Vân (Ding Lieyun), đã phát triển và thử nghiệm thành công thiết bị sản xuất gạch trực tiếp từ đất Mặt Trăng (regolith) bằng cách sử dụng năng lượng Mặt Trời hội tụ và công nghệ in 3D. Những viên gạch "made on the Moon" này được tuyên bố có độ bền gấp 3 lần gạch đỏ và bê tông thông thường trên Trái Đất.
Biến đất đá thành vật liệu xây dựng bằng ánh sáng Mặt Trời
Công nghệ này là một phần quan trọng của chiến lược "sử dụng tài nguyên tại chỗ" (In-Situ Resource Utilization - ISRU), nhằm giải quyết bài toán chi phí và hậu cần khổng lồ của việc vận chuyển vật liệu xây dựng từ Trái Đất lên Mặt Trăng. Ông Ngô Vĩ Nhân (Wu Weiren), Kiến trúc sư trưởng Chương trình Thám hiểm Mặt Trăng của Trung Quốc, mô tả đây là thiết bị đầu tiên trên thế giới có khả năng này.
Hệ thống hoạt động bằng cách sử dụng gương phản xạ và sợi quang học để thu thập, tập trung ánh sáng Mặt Trời cường độ cao. Do Mặt Trăng không có khí quyển, hiệu suất thu năng lượng Mặt Trời rất lớn. Năng lượng hội tụ này có thể tạo ra nhiệt độ cực cao, từ 1.400 đến 1.500 độ C, đủ để nung chảy các loại đất đá phù hợp trên Mặt Trăng, ví dụ như đá anorthosite (một loại đá hình thành từ dung nham núi lửa Mặt Trăng, được xác định qua các mẫu do tàu Hằng Nga 5 và 6 mang về) trộn lẫn với bụi regolith.
Sau khi vật liệu bị nung chảy thành dạng lỏng giống dung nham, một thiết bị in 3D đặc biệt sẽ sử dụng dòng vật liệu nóng chảy này như "mực in" để đùn và tạo hình thành những viên gạch theo thiết kế. Các viên gạch này được thiết kế với các khớp nối dạng mộng và lỗ mộng, tương tự kỹ thuật ghép gỗ cổ truyền, cho phép robot có thể lắp ráp chúng lại với nhau thành các công trình mà không cần đến vữa, xi măng hay chất kết dính, vốn rất khó sản xuất tại chỗ vì cần nước và các thành phần phức tạp.
Vật liệu xây dựng trên Mặt Trăng phải đối mặt với môi trường cực kỳ khắc nghiệt: không khí quyển, bức xạ vũ trụ và Mặt Trời trực tiếp, nhiệt độ dao động từ +180°C ban ngày xuống -190°C ban đêm. Do đó, độ bền vượt trội của loại gạch Mặt Trăng này là yếu tố then chốt.
Hiện thực hóa căn cứ Mặt Trăng ILRS
Công nghệ ********* tại chỗ này là mảnh ghép không thể thiếu trong lộ trình xây dựng Trạm Nghiên cứu Mặt Trăng Quốc tế (ILRS) của Trung Quốc. Theo kế hoạch chi tiết, sau khi các sứ mệnh Hằng Nga 5 (2020) và Hằng Nga 6 (2024) mang mẫu đất đá về phân tích, sứ mệnh Hằng Nga 7 (dự kiến 2026) sẽ khảo sát chi tiết cực Nam Mặt Trăng để tìm kiếm tài nguyên quan trọng như nước đóng băng.
Đỉnh cao sẽ là sứ mệnh Hằng Nga 8 vào năm 2028. Tàu đổ bộ này dự kiến sẽ mang theo và triển khai thiết bị in 3D ********* từ đất Mặt Trăng ngay tại chỗ, đánh dấu những viên gạch đầu tiên cho việc xây dựng căn cứ ILRS.
Đây được xem là bước đệm kỹ thuật và hậu cần quan trọng để Trung Quốc hiện thực hóa mục tiêu đưa phi hành gia lên Mặt Trăng trước năm 2030 và xa hơn nữa là sử dụng Mặt Trăng làm "bàn đạp" cho các sứ mệnh thám hiểm Sao Hỏa trong tương lai. Giáo sư Đinh Lễ Vân nhấn mạnh: "Việc xây dựng nơi cư trú bên ngoài Trái Đất là điều cần thiết không chỉ cho nhiệm vụ thám hiểm không gian của toàn nhân loại, mà còn cho nhu cầu chiến lược của Trung Quốc với tư cách là một cường quốc vũ trụ."
Biến đất đá thành vật liệu xây dựng bằng ánh sáng Mặt Trời
Công nghệ này là một phần quan trọng của chiến lược "sử dụng tài nguyên tại chỗ" (In-Situ Resource Utilization - ISRU), nhằm giải quyết bài toán chi phí và hậu cần khổng lồ của việc vận chuyển vật liệu xây dựng từ Trái Đất lên Mặt Trăng. Ông Ngô Vĩ Nhân (Wu Weiren), Kiến trúc sư trưởng Chương trình Thám hiểm Mặt Trăng của Trung Quốc, mô tả đây là thiết bị đầu tiên trên thế giới có khả năng này.
Hệ thống hoạt động bằng cách sử dụng gương phản xạ và sợi quang học để thu thập, tập trung ánh sáng Mặt Trời cường độ cao. Do Mặt Trăng không có khí quyển, hiệu suất thu năng lượng Mặt Trời rất lớn. Năng lượng hội tụ này có thể tạo ra nhiệt độ cực cao, từ 1.400 đến 1.500 độ C, đủ để nung chảy các loại đất đá phù hợp trên Mặt Trăng, ví dụ như đá anorthosite (một loại đá hình thành từ dung nham núi lửa Mặt Trăng, được xác định qua các mẫu do tàu Hằng Nga 5 và 6 mang về) trộn lẫn với bụi regolith.
Sau khi vật liệu bị nung chảy thành dạng lỏng giống dung nham, một thiết bị in 3D đặc biệt sẽ sử dụng dòng vật liệu nóng chảy này như "mực in" để đùn và tạo hình thành những viên gạch theo thiết kế. Các viên gạch này được thiết kế với các khớp nối dạng mộng và lỗ mộng, tương tự kỹ thuật ghép gỗ cổ truyền, cho phép robot có thể lắp ráp chúng lại với nhau thành các công trình mà không cần đến vữa, xi măng hay chất kết dính, vốn rất khó sản xuất tại chỗ vì cần nước và các thành phần phức tạp.
Vật liệu xây dựng trên Mặt Trăng phải đối mặt với môi trường cực kỳ khắc nghiệt: không khí quyển, bức xạ vũ trụ và Mặt Trời trực tiếp, nhiệt độ dao động từ +180°C ban ngày xuống -190°C ban đêm. Do đó, độ bền vượt trội của loại gạch Mặt Trăng này là yếu tố then chốt.
Hiện thực hóa căn cứ Mặt Trăng ILRS
Công nghệ ********* tại chỗ này là mảnh ghép không thể thiếu trong lộ trình xây dựng Trạm Nghiên cứu Mặt Trăng Quốc tế (ILRS) của Trung Quốc. Theo kế hoạch chi tiết, sau khi các sứ mệnh Hằng Nga 5 (2020) và Hằng Nga 6 (2024) mang mẫu đất đá về phân tích, sứ mệnh Hằng Nga 7 (dự kiến 2026) sẽ khảo sát chi tiết cực Nam Mặt Trăng để tìm kiếm tài nguyên quan trọng như nước đóng băng.
Đỉnh cao sẽ là sứ mệnh Hằng Nga 8 vào năm 2028. Tàu đổ bộ này dự kiến sẽ mang theo và triển khai thiết bị in 3D ********* từ đất Mặt Trăng ngay tại chỗ, đánh dấu những viên gạch đầu tiên cho việc xây dựng căn cứ ILRS.
Đây được xem là bước đệm kỹ thuật và hậu cần quan trọng để Trung Quốc hiện thực hóa mục tiêu đưa phi hành gia lên Mặt Trăng trước năm 2030 và xa hơn nữa là sử dụng Mặt Trăng làm "bàn đạp" cho các sứ mệnh thám hiểm Sao Hỏa trong tương lai. Giáo sư Đinh Lễ Vân nhấn mạnh: "Việc xây dựng nơi cư trú bên ngoài Trái Đất là điều cần thiết không chỉ cho nhiệm vụ thám hiểm không gian của toàn nhân loại, mà còn cho nhu cầu chiến lược của Trung Quốc với tư cách là một cường quốc vũ trụ."
