Nhấn để phóng to ảnh

Cùng với những tiến bộ trong lĩnh vực khám phá không gian, gần đây chúng ta đã khám phá ra các công nghệ mới cho phép sử dụng tài nguyên không gian một cách hiệu quả. Đi đầu trong đó là việc dùng tia laser để sản xuất oxy trên Mặt trăng.

Như đã biết, mặc dù Mặt Trăng có bầu khí quyển, nhưng nó rất mỏng và được cấu tạo chủ yếu bởi hydro, neon và argon. Đây không phải là hỗn hợp khí phù hợp để duy trì sự sống của các loài động vật có vú, điển hình như con người.

Tuy nhiên bằng các nghiên cứu địa chất, người ta phát hiện thấy trên Mặt Trăng thực ra có rất nhiều oxy. Chỉ là chúng không tồn tại dưới dạng khí.

Thay vào đó, oxy bị mắc kẹt bên trong "regolith" - thuật ngữ dùng để chỉ lớp đá và bụi mịn bao phủ trên bề mặt, hay còn gọi là "đá Mặt Trăng". Theo nghiên cứu, đá Mặt Trăng có chứa tới 45% là oxy.

Như vậy, câu hỏi đặt ra là nếu chúng ta có thể chiết xuất oxy từ đá Mặt Trăng, liệu nó có đủ để duy trì sự sống của con người trên Mặt Trăng không?

Mặt Trăng có đủ oxy cho hàng tỷ người cư trú?

 

Nhấn để phóng to ảnh

Theo các nhà khoa học, ước tính mỗi mét khối của Mặt Trăng có chứa 1,4 tấn khoáng chất, và trong đó có khoảng 630 kg oxy.

NASA cho biết con người cần hít thở khoảng 800 gam oxy mỗi ngày để tồn tại. Vì vậy, 630 kg oxy sẽ giữ cho một người sống trong khoảng 2 năm.

Nếu giả sử độ sâu trung bình của đá Mặt Trăng là khoảng 10 mét và chúng ta có thể chiết xuất toàn bộ oxy từ đó, thì lượng khoáng chất này có thể hỗ trợ sự sống cho tất cả 8 tỷ người trên Trái đất trong khoảng 100.000 năm tới.

Bên cạnh đá Mặt Trăng, các khoáng chất như silica, nhôm, oxit sắt và magiê cũng có chứa oxy, nhưng tất nhiên không thể hít thở một cách trực tiếp.

Làm thế nào để sản xuất oxy trên Mặt Trăng

Mặc dù lượng oxy trên Mặt Trăng là khá dư dả, nhưng con người cũng cần tới nhiều nỗ lực nếu như muốn cải tạo và sinh sống tại đây. Cách khả thi đầu tiên đó là áp dụng quá trình điện phân thường được sử dụng trong sản xuất.

Đối với phương pháp này, người ta dùng một dòng điện chạy qua dạng lỏng của nhôm oxit (hay còn gọi là alumin) nằm trong các điện cực, để tách nhôm ra khỏi oxy.

Tại Trái Đất, oxy được tạo ra như một sản phẩm phụ và thường ít được quan tâm. Tuy nhiên tại Mặt Trăng, oxy sẽ là sản phẩm chính, còn lượng nhôm được chiết xuất ra sẽ là một sản phẩm phụ, dù cũng rất hữu ích.

 

Nhấn để phóng to ảnh

Vấn đề của quá trình này là nó "ngốn" khá nhiều năng lượng. Để hoạt động bền vững, trước hết nó cần được hỗ trợ bởi một hệ thống năng lượng mặt trời, hoặc các nguồn năng lượng sẵn có trên Mặt Trăng - thứ vô cùng khan hiếm.

Việc khai thác oxy từ đá Mặt Trăng cũng sẽ yêu cầu thiết bị công nghiệp chuyên dụng. Trước tiên, chúng ta cần chuyển oxit kim loại ở thể rắn thành dạng lỏng bằng cách tác dụng nhiệt, hoặc kết hợp nhiệt với dung môi, chất điện phân.

Mặc dù chúng ta có công nghệ để làm điều này trên Trái Đất, nhưng việc di chuyển toàn bộ hệ thống này lên Mặt Trăng và tạo ra đủ năng lượng để vận hành chúng sẽ là một thách thức lớn.

Vào tháng 10/2021, Cơ quan Vũ trụ Úc và NASA cũng đã ký thỏa thuận để gửi một tàu thám hiểm do Úc sản xuất lên Mặt trăng theo chương trình Artemis, với mục tiêu thu thập các loại đá mặt trăng có thể cung cấp khí oxy để thở trên Mặt Trăng.

Trước đó vào đầu năm nay, công ty khởi nghiệp Dịch vụ ứng dụng không gian có trụ sở tại Bỉ thông báo đang xây dựng 3 lò phản ứng thử nghiệm để cải thiện quá trình tạo oxy thông qua điện phân.

Họ dự kiến sẽ đưa công nghệ này lên Mặt Trăng vào năm 2025 trong khuôn khổ sứ mệnh sử dụng tài nguyên tại chỗ (ISRU) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.

Minh Khôi

Theo Live Science