Hệ thống phóng giúp chở tài nguyên Mặt Trăng về Trái Đất

Hệ thống phóng mới sẽ đưa tài nguyên heli-3 trên Mặt Trăng về Trái Đất. Ảnh: Arabia Weather

Phương tiện đệm từ mà nhóm nghiên cứu ở Viện kỹ thuật vệ tinh Thượng Hải đang phát triển sẽ hoạt động trên cùng nguyên tắc như vận động viên ném búa nhưng xoay tròn ở tốc độ ngày càng nhanh trước khi quăng khoang phóng về phía Trái Đất. Thông qua tận dụng môi trường độc đáo của Mặt Trăng như chân không cao và lực hấp dẫn thấp, hệ thống có thể phóng khối hàng hai lần một ngày với chi phí bằng khoảng 10% so với những phương pháp vận chuyển hiện nay.

"Độ sẵn sàng về mặt kỹ thuật của hệ thống tương đối cao. Do chỉ tiêu thụ điện và không cần nhiên liệu đẩy, hệ thống có kích thước khá nhỏ và có thể áp dụng trực tiếp", nhóm nghiên cứu cho biết. "Mục tiêu chính là khai thác và vận chuyển heli-3 trở về để giải quyết khủng hoảng năng lượng trên Trái Đất. Dự án cũng thúc đẩy phát triển công nghệ khai khoáng vũ trụ, hệ thống phóng hạng nặng và trí tuệ nhân tạo".

Heli-3 là một đồng vị nhẹ ổn định của heli-4 phổ biến hơn, là nhiên liệu sạch, an toàn và hiệu quả, có thể sản sinh năng lượng thông qua phản ứng nhiệt hạch có kiểm soát. 20 tấn nhiên liệu này có thể đáp ứng nhu cầu điện hàng năm của Trung Quốc. Trong khi Trái Đất chỉ có khoảng 0,5 tấn heli-3, ước tính có 1 triệu tấn trong đất Mặt Trăng, đủ để giải quyết nhu cầu năng lượng của thế giới trong hơn 1.000 năm.

Hệ thống phóng mà các nhà nghiên cứu Trung Quốc đề xuất sử dụng cánh tay xoay tròn dài 50 m và motor siêu dẫn nhiệt độ cao để phóng khoang tàu chở tài nguyên Mặt Trăng. Sau 10 phút, cánh tay xoay tròn sẽ đạt vận tốc thoát khỏi Mặt Trăng là 2,4 km/giây, bằng khoảng 1/6 vận tốc thoát của Trái Đất, để bay đúng hướng trở về Trái Đất.

Hệ thống sẽ hoạt động nhờ năng lượng Mặt Trời và hạt nhân, với hơn 70% năng lượng được thu hồi sau mỗi lần phóng nhờ thiết kế cho phép động lượng biến đổi trở lại thành điện trong pha giảm tốc sau phóng. Mục tiêu cuối cùng là tính toán góc phóng đúng trong phạm vi chênh lệch 0,1 độ để giảm thiểu nhu cầu điều chỉnh sau đó trong nhiệm vụ.

Hệ thống được thiết kế để tồn tại ít nhất 20 năm, nhưng sẽ nặng khoảng 80 tấn và cần chờ tên lửa đẩy siêu nặng của Trung Quốc bắt đầu hoạt động trước khi đưa lên Mặt Trăng. Nhóm nghiên cứu phụ trách dự án cho biết đây có thể là một phần trong dự án hợp tác giữa Nga và Trung Quốc nhằm xây dựng trạm nghiên cứu ở cực nam Mặt Trăng vào năm 2035.

Hệ thống phóng sẽ có chi phí xây dựng khoảng 18,2 tỷ USD, tuy nhiên theo đồng tác giả nghiên cứu là Chu Yingzhi, khai thác 3 - 5 tấn heli-3 một năm sẽ đem lại lợi nhuận gần 14 tỷ USD. Ông cho biết thách thức chính đối với dự án là lắp đặt trên bề mặt gồ ghề của Mặt Trăng, đảm bảo cánh tay quay tròn ổn định ở tốc độ cao và chịu được biến động nhiệt độ, bức xạ vũ trụ và bụi Mặt Trăng. Nhóm nghiên cứu dự định hoàn thành phát triển các bộ phận chủ chốt vào năm 2030, sau đó là kiểm nghiệm trên bề mặt Mặt Trăng và triển khai ở quy mô đầy đủ vào năm 2045.

An Khang (Theo Interesting Engineering)