Crystal Palace
NASA đang đầu tư một dự án nghiên cứu đầy tiềm năng nhằm hiện thực hóa kế hoạch đưa con người lên sinh sống trên Mặt Trăng. Qua đó, các kỹ sư phát triển cấu trúc hình cầu có thể cư trú được, chế tạo từ vật liệu thủy tinh lấy trực tiếp từ lớp bụi mặt đất của Mặt Trăng. Sáng kiến này hướng tới việc xây dựng môi trường sống lâu dài ngoài không gian mà không cần vận chuyển nhiều vật liệu đắt đỏ từ Trái Đất, mở ra chương mới trong hành trình khai phá vũ trụ của nhân loại.
NASA đang tài trợ cho một dự án nghiên cứu đầy hứa hẹn giúp con người có thể sinh sống trên Mặt Trăng.
NASA đang tài trợ cho một dự án nghiên cứu giúp sinh sống trên Mặt Trăng
Ý tưởng xây dựng nơi cư trú trên Mặt Trăng nghe như bước ra từ tiểu thuyết khoa học viễn tưởng: sử dụng lò vi sóng đặc biệt để nung chảy bụi Mặt Trăng, tương tự nguyên lý hoạt động của lò vi sóng phổ biến trên Trái Đất. Vật liệu sau khi nóng chảy sẽ được tạo hình thành những quả cầu thủy tinh nhỏ, rồi làm lạnh để thành lớp kính trong suốt nhưng có độ bền cực cao. Công ty kỹ thuật không gian Skyeports cùng NASA đã thử nghiệm thành công việc tạo ra các quả cầu nhỏ chỉ vài inch từ mô phỏng bụi mặt trăng. Hướng đi tiếp theo là mở rộng quy mô thành các mái vòm lớn với đường kính từ 300 đến 500 mét, đủ sức chứa và bảo vệ phi hành gia khỏi điều kiện khắc nghiệt bên ngoài.
Skyeports – đơn vị hợp tác với NASA – đã thử nghiệm thành công việc thổi các quả cầu nhỏ chỉ vài inch từ bụi Mặt Trăng mô phỏng.
Thí nghiệm thổi quả cầu thủy tinh mô phỏng bụi Mặt Trăng
Giám đốc điều hành Skyeports, Tiến sĩ Martin Bermudez, cho biết vật liệu thủy tinh này sở hữu khả năng tự phục hồi khi chịu tác động từ thiên thạch nhỏ hay các rung chấn địa chất trên bề mặt Mặt Trăng. Nhờ công nghệ polymer đặc biệt có thể tái tổ chức cấu trúc, các quả cầu thủy tinh giữ được hình dạng ổn định qua thời gian dài. Ông còn chia sẻ tham vọng xa hơn khi những đơn vị cầu này có thể nối kết với nhau bằng các cầu kính, tạo nên “thành phố” trong suốt trên bề mặt hoặc thậm chí là quỹ đạo của Mặt Trăng.
Tầm nhìn đổi mới của ông Bermudez bắt nguồn từ việc phát hiện silicat chiếm tới 60% thành phần bụi mặt trăng – nguyên liệu chính sản xuất thủy tinh. Các nghiên cứu sau đó chứng minh thủy tinh cải tiến có thể sở hữu độ dẻo dai vượt thép, mở ra hướng đi hoàn toàn mới cho ngành xây dựng ngoài không gian.
Khoảng hai năm trước, ý tưởng này được Tiến sĩ Bermudez trình bày với NASA và nhanh chóng nhận được sự quan tâm đặc biệt. Dự án hiện nằm trong chương trình NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) – chuyên tài trợ cho những sáng kiến tiềm năng thay đổi tương lai ngành hàng không vũ trụ. Điểm nổi bật nhất của dự án chính là khả năng xây dựng trực tiếp tại chỗ, giảm thiểu đáng kể chi phí vận chuyển nguyên liệu từ Trái Đất lên Mặt Trăng vốn cực kỳ tốn kém.
Quá trình xây dựng sẽ sử dụng các ống dẫn khí lớn để thổi thủy tinh nóng chảy tạo thành hình cầu, đồng thời dùng lại chính những ống dẫn này làm cửa ra vào cho công trình. Bên trong, nội thất và thiết bị được sản xuất bằng công nghệ in 3D từ vật liệu thu thập ngay trên bề mặt Mặt Trăng, giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp bên ngoài.
Nội thất có thể được chế tạo bằng công nghệ in 3D. Điều này sẽ tạo ra một môi trường sống phù hợp cho sự hiện diện lâu dài trên bề mặt Mặt Trăng.
Nội thất in 3D tạo môi trường sống phù hợp
Hình cầu được chọn làm cấu trúc vì tính ổn định vốn có trong tự nhiên, góp phần phân bổ đều áp lực bên ngoài và chống chịu tốt với các tác động môi trường. Việc sử dụng thủy tinh trong suốt không chỉ tăng vẻ đẹp mỹ thuật mà còn cải thiện sức khỏe tâm thần cho phi hành gia nhờ ánh sáng tự nhiên chiếu rọi và tầm nhìn rộng mở bao quát cảnh vật xung quanh.
Tiến sĩ Bermudez giải thích thêm rằng ở nhiệt độ cực cao, thủy tinh trở thành chất lỏng vô định hình và trong môi trường vi trọng lực, khi được đùn ra khỏi lò nung, nó tự nhiên kết tụ thành hình cầu mà không cần khuôn định hình. Để tăng cường độ bền, kim loại như titan, magie và canxi sẽ được pha trộn vào hợp chất thủy tinh nhằm nâng cao khả năng chịu lực và độ ổn định cấu trúc.
Các nhà nghiên cứu kỳ vọng có thể xếp chồng nhiều lớp bong bóng thủy tinh lên nhau để tận dụng hiệu ứng chênh lệch nhiệt độ giữa các tầng; từ đó tạo ra hệ thống ngưng tụ nước nội bộ hỗ trợ duy trì sự sống. Đây cũng là tiền đề cho việc phát triển hệ sinh thái khép kín nuôi trồng cây cối và rau xanh cung cấp oxy cho cư dân trong môi trường hạn chế tài nguyên ngoại lai. Ngoài ra, các bong bóng có thể tích hợp tấm pin năng lượng mặt trời để cung cấp điện năng cho toàn bộ hệ thống sinh hoạt.
Kỹ thuật thổi thủy tinh trong môi trường chân không với nhiệt độ cao dự kiến sẽ được thử nghiệm vào tháng Một năm tới trước khi tiến hành giai đoạn thử nghiệm trong điều kiện vi trọng lực thực tế. Tiếp theo sau đó là loạt kiểm tra trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) nhằm đánh giá tính khả thi và an toàn trước khi triển khai trực tiếp trên bề mặt Mặt Trăng vào những năm tới.
Trong bối cảnh chương trình Artemis của NASA đang đẩy nhanh kế hoạch đưa phi hành gia quay lại bề mặt Mặt Trăng trong vòng năm năm tới, việc tìm kiếm mô hình nơi ở tối ưu trở thành ưu tiên hàng đầu. Tiến sĩ Bermudez thẳng thắn nhận định họ đang chạy đua với thời gian để kịp tiến trình của Artemis mang lại kỳ vọng lớn lao về sự trở lại vùng đất chưa được chinh phục này.
Ông Clayton Turner thuộc Ban Giám đốc Công nghệ Không gian NASA đánh giá rằng những sáng kiến như bong bóng thủy tinh thể hiện tinh thần sáng tạo tiên phong của chương trình NIAC: “Bước đi tiếp theo trong các khám phá của chúng ta phụ thuộc vào đổi mới liên tục. NIAC đang thay đổi cách thức mà nhân loại từng nghĩ về khả năng khám phá vũ trụ.”
Trước đó, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Aalen (Đức) cũng đề xuất phương pháp xây dựng công trình trên Mặt Trăng bằng gạch nung tạo ra từ bụi nguyệt sử dụng laser – minh chứng rõ nét cho xu thế ứng dụng vật liệu tại chỗ ngày càng phổ biến và quan trọng đối với thám hiểm vũ trụ tương lai.
NASA đánh giá dự án này là bước đột phá lớn trong phương pháp xây dựng ngoài Trái Đất bởi nó loại bỏ hầu hết sự phụ thuộc vào các bộ phận sản xuất sẵn hay hệ thống lắp ráp phức tạp vốn luôn gây khó khăn về logistics và chi phí cao. Phương pháp tận dụng tài nguyên sẵn có mang đến giải pháp nhẹ nhàng linh hoạt và dễ dàng mở rộng quy mô theo nhu cầu phát triển khu định cư ngoài hành tinh.
Việc thiết lập khu dân cư thủy tinh nguyên khối trên bề mặt Mặt Trăng không chỉ đem lại lợi ích to lớn cho ngành công nghiệp vũ trụ mà còn truyền cảm hứng mạnh mẽ thúc đẩy nhân loại hướng đến tương lai khám phá sâu hơn trong vũ trụ bao la.
