Các phương án xây dựng khả thi trên Mặt trăng

Sau nhiều thập kỷ, nhân loại đang quay trở lại Mặt trăng và thiết lập hiện diện lâu dài tại đây. Các cường quốc không gian như Mỹ hay Trung Quốc đều nỗ lực tìm kiếm giải pháp công nghệ để xây dựng căn cứ an toàn cho phi hành gia cũng như xem xét tính khả thi của việc lập khu định cư trong tương lai. Không ít thiết kế kèm phương án xây dựng đã được giới thiệu.

Theo ông Chu, muốn xây dựng căn cứ thì trước hết phải chọn vị trí tốt. Căn cứ nên nằm ở khu vực có nước đóng băng cùng ánh sáng, gần miệng núi lửa, dễ duy trì liên lạc để đảm bảo nhu cầu sinh tồn, làm việc, thám hiểm và nghiên cứu của phi hành gia. Hiện tại địa điểm được chú ý đến là vùng cực, vùng xích đạo cùng mặt tối phía xa của Mặt trăng. Đặc biệt vùng cực có giá trị thăm dò cao, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày - đêm tương đối nhỏ, tiềm năng khai thác năng lượng mặt trời và nước đóng băng lớn. Các miệng núi lửa Malapert, Shackleton và Petrie là các địa điểm lý tưởng.

Sau khi chọn được vị trí, tiếp theo cần quyết định cấu trúc căn cứ. Loạt cấu trúc khả thi bao gồm:

Cấu trúc cứng: kết cấu dạng cabin vững chắc được dựng sẵn ở Trái đất rồi đưa lên Mặt trăng sử dụng ngay. Cấu trúc này không đòi hỏi quá trình lắp ráp hay xây dựng tại chỗ phức tạp, có tính khả thi và độ tin cậy cao.

Cấu trúc mở rộng: có thể được gấp lại rồi đưa lên Mặt trăng, sau đó dùng thiết bị mở ra lắp ráp. Cấu trúc này có khối lượng phóng nhỏ, không gian sử dụng lớn, dễ triển khai và tái sử dụng nhiều lần.

Cấu trúc bơm hơi: cũng có thể được gấp lại rồi đưa lên Mặt trăng, sau đó mở ra bằng cách bơm hơi hoặc điều áp linh hoạt. Cấu trúc này có khối lượng phóng nhỏ, lại giảm đáng kể trọng lượng tải, nhưng đòi hỏi phải sử dụng vật liệu phức tạp, khả năng bảo vệ người lưu trú kém, nếu muốn triển khai cần cải tiến hơn nữa về công nghệ.

Cấu trúc in 3D: dùng công nghệ in 3D trực tiếp tiến hành xây dựng trên Mặt trăng. Quá trình in có mức độ tự động hóa cao, xây được cấu trúc với thiết kế đa dạng. Nếu dùng vật liệu tại chỗ có thể đảm bảo tính chắn chắn. Năm 2022, một nhóm nghiên cứu của Đại học Trung Florida thông báo phát triển thành công loại vật liệu xây dựng mới có thành phần là đá rời, bụi cùng nhiều mảnh vụn bao phủ bề mặt Mặt trăng. Họ sử dụng in 3D kết hợp công nghệ phun kết dính sản xuất gạch chịu nổi áp lực lớn hơn 250 triệu lần so với khí quyển Trái đất. Trung tâm Đổi mới công nghệ xây dựng kỹ thuật số quốc gia Trung Quốc cũng giới thiệu thiết kế cơ sở lưu trú hình trứng mang tên “Nguyệt Hồ Tôn”, dự kiến dùng đất Mặt trăng xây nên.

Cấu trúc lắp ráp module: từng thành phần nhỏ được đúc sẵn rồi ghép thành cấu trúc cỡ lớn. Module có thể dùng đất đá Mặt trăng tạo nên, cấu trúc dễ lắp ráp, hầu như không bị biến động môi trường như động đất hay bão mặt trời gây ảnh hưởng.

Ống dung nham: nhờ công nghệ dò tìm phát triển mà giới khoa học tìm thấy một số ống dung nham rỗng trong lòng Mặt trăng. Tuy nhiên quá trình hình thành, kết cấu, điều kiện môi trường của ống dung nham vẫn còn là ẩn số nên xây căn cứ bên trong chúng vô cùng mạo hiểm.

Phương án xây dựng rồi đưa lên Mặt trăng dễ thực hiện, cho phép kiểm soát toàn bộ quá trình, nhưng chi phí vận chuyển rất cao, tính bền vững kém. Phương án xây dựng tại chỗ tận dụng nguồn tài nguyên ngay trên Mặt trăng nên giúp giảm đáng kể chi phí vận chuyển, tính bền vững lại cao.