Trung Quốc phát triển vật liệu xây đường cao tốc trên Mặt Trăng

Tôi thường mơ ước xây dựng một con đường trên Mặt Trăng, Zhou Siqi, tác giả chính của nghiên cứu, nghiên cứu sinh tại trường kỹ thuật và khoa học giao thông thuộc Đại học Bắc Hàng, chia sẻ. Cô cũng cho biết, dù sử dụng những công nghệ phức tạp, khung cảnh tại công trường xây dựng có thể khá đơn giản với robot dùng một tay xúc bụi Mặt Trăng, tay còn lại xếp gạch.

Dưới sự hướng dẫn của giáo sư Li Feng, Zhou cùng các đồng nghiệp xem xét vật liệu geopolymer được phát hiện vào những năm 1950 để giải quyết vấn đề xây dựng cơ sở hạ tầng trên Mặt Trăng.

Nhà khoa học Liên Xô Viktor Glukovsky vô tình phát hiện vật liệu này - ban đầu được gọi là "xi măng đất" - trong một phản ứng lý hóa biến bột đá mềm thành một vật liệu cứng giống gốm. Khác với xi măng thông thường cần kết hợp với lượng nước lớn, geopolymer chỉ cần một lượng nhỏ để thúc đẩy phản ứng giữa bột đá và natri hydroxide - loại hóa chất giá rẻ dùng để xả đường ống bẩn.

Khi những viên gạch cứng lại, quá trình hóa học giải phóng toàn bộ phân tử nước để thu thập lại và tái sử dụng trong giai đoạn tiếp theo của chu kỳ sản xuất. Nhờ đó, việc xây đường giữa các trạm trên Mặt Trăng trở nên khả thi.

Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra nhiều đề xuất trong những thập kỷ qua về cách xây dựng cơ sở hạ tầng trên Mặt Trăng, bao gồm nấu chảy bụi Mặt Trăng ở nhiệt độ cực cao và thu thập lưu huỳnh từ lớp đất mặt để làm xi măng.

Nhưng một số nhà khoa học vũ trụ cho rằng vấn đề này quá khó giải quyết. Thay vào đó, họ cho rằng nên tìm những giải pháp thay thế thiết thực hơn như chế tạo các trạm di động, hệ thống vận chuyển đá, xe địa hình mạnh mẽ, thậm chí cáp treo.

Gạch lát bằng geopolymer chế tạo bằng công nghệ in 3D có thể dùng để xây đường trên Mặt Trăng.

Nhóm nghiên cứu của Zhou đã kết hợp vật liệu cũ với công nghệ in 3D hiện đại và thử nghiệm với đất Mặt Trăng mô phỏng nhằm tìm ra công thức phù hợp cho đường cao tốc trên Mặt Trăng. Con đường này cần mang lại trải nghiệm di chuyển nhanh chóng, an toàn và không bụi. Bụi Mặt Trăng mịn không chỉ khiến bánh xe trượt mà còn có thể cản trở các tấm pin Mặt Trời và làm hỏng thiết bị.

Xe Mặt Trăng trong nhiệm vụ Apollo chỉ đạt tốc độ 18 km/h trên địa hình tương đối bằng phẳng. Một phương tiện không người lái, ví dụ như Thỏ Ngọc của Trung Quốc, phải bò với tốc độ dưới 200 m mỗi giờ để tránh hố hoặc đá.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Bắc Hàng cho biết, kết quả nghiên cứu sơ bộ cho thấy việc làm đường trên Mặt Trăng có thể khả thi. Họ cũng gặp một số khó khăn, ví dụ như thêm quá nhiều nước khiến thành phẩm quá mềm, trong khi thiếu nước lại khiến nó dính và làm kẹt máy in. Họ cũng phát hiện rằng sản xuất geopolymer vào các thời điểm khác nhau trong ngày cũng khiến chất lượng bị ảnh hưởng do chênh lệch nhiệt độ.

Zhou cho biết, mất khoảng 20 phút để sản xuất một viên gạch trong phòng thí nghiệm bằng máy in 3D lớn tương đương máy tính để bàn, nhưng quá trình này sẽ nhanh hơn nhiều với máy in cỡ lớn. Một cấu trúc rỗng được thiết kế tốt cũng sẽ giúp tiết kiệm vật liệu và tăng năng suất.

Theo nhóm chuyên gia, natri hydroxide chiếm chưa đến 1% các vật liệu cần thiết. Nó có thể lấy từ Trái Đất hoặc sản xuất ngay trên Mặt Trăng, nơi có lượng natri dồi dào. Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy, việc thêm 1/3 gram nước vào mỗi gram đất Mặt Trăng ở mức nhiệt 80 độ C sẽ khiến gạch đủ chắc chắn để xây đường mà không làm tắc máy in.

Tuy nhiên, mong muốn xây đường trên Mặt Trăng của Zhou phải đối mặt với một thách thức lớn. "Chúng tôi không biết chắc liệu có nước trên Mặt Trăng hay không", cô nói.

Dữ liệu viễn thám và mô hình máy tính đã cho thấy có băng tồn tại dưới đáy một số hố sâu luôn chìm trong bóng tối ở gần cực nam Mặt Trăng. Trong vài năm tới, Trung Quốc dự định thực hiện một số cuộc thám hiểm bằng robot tại khu vực này để tìm kiếm bằng chứng trực tiếp.

Trung Quốc đã hợp tác với Nga để xây một trạm nghiên cứu quốc tế trên Mặt Trăng trong khoảng một thập kỷ, nhưng bước đầu tiên sẽ là xác định nguồn cung cấp nước. Lò phản ứng hạt nhân vũ trụ có khả năng sản xuất một megawatt điện cũng đang được phát triển nhằm cung cấp nguồn năng lượng dồi dào và ổn định cho các khu định cư trên Mặt Trăng.

ximang.vn (TH/ SCMP)