Trung Quốc tìm kiếm năng lượng hạt nhân trên bề mặt Mặt trăng

Vào tháng 12.2020, tàu vũ trụ Thường Nga 5 (Chang'e-5) của Trung Quốc đã trở về Trái đất, kết thúc sứ mệnh khám phá Mặt Trăng cũng như mang trở về các mẫu đất đá thu thập được từ hành tinh này. Nó cũng đánh dấu lần đầu tiên các mẫu Mặt trăng được thu thập lại trong hơn 40 năm.

Tàu thám hiểm này của Trung Quốc có nhiệm vụ khảo sát bề mặt Mặt trăng trong 2 ngày và thu thập khoảng 2 kg mẫu đất đá trước khi quay trở về. Sứ mệnh của tàu Thường Nga được đánh giá là một trong những sứ mệnh phức tạp và thử thách nhất trong lịch sử hàng không vũ trụ Trung Quốc.

Kể từ đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu kỹ lưỡng các mẫu bụi Mặt trăng được tạo thành từ gì — một quá trình có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự hình thành của hệ mặt trời sơ khai.

Các nhà khoa học trước đó đã tiếp cận với bụi Mặt trăng kể từ các sứ mệnh Apollo của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) vào những năm 60 và 70, phần lớn trong số đó đã được lưu trữ trong nhiều thập kỷ.

Đáng chú ý, các mẫu bụi Mặt trăng mà Thường Nga 5 mang về được phát hiện có chứa một nguyên tố được gọi là Helium-3. Helium-3 là một đồng vị Helium nhẹ, không phóng xạ với 2 Proton và 1 Neutron (Helium thông thường có 2 Proton và 2 Neutron). Nhiều suy đoán đã được đưa ra về khả năng Helium-3 sẽ là nguồn năng lượng trong tương lai.

Không giống như hầu hết các phản ứng tổng hợp hạt nhân khác, phản ứng tổng hợp của các nguyên tử Helium-3 giải phóng một lượng lớn năng lượng mà không khiến vật liệu xung quanh bị nhiễm phóng xạ. Ngoài ra, Helium-3 là một đồng vị ổn định, vì thế các nhà khoa học đã xem xét khả năng nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân vì nó sẽ không tạo ra các chất thải nguy hiểm - một trong những hạn chế của các nhà máy phân hạch hạt nhân hiện nay. Tuy nhiên, nhiệt độ cần thiết để đạt được phản ứng tổng hợp Helium-3 cao hơn nhiều so với phản ứng tổng hợp truyền thống.

Helium-3 được cho là có nhiều trên Mặt trăng hơn so với Trái đất. Nó được nhúng vào tầng trên của lớp đất Mặt trăng bởi gió Mặt trời trong hàng tỷ năm, mặc dù vẫn ít hơn nhiều so với trong các hành tinh khí khổng lồ trong hệ Mặt trời. Các nhà khoa học đã biết rằng Helium-3 tồn tại trên Mặt trăng trong nhiều thập kỷ. Vào năm 1986, giới khoa học ước tính có thể có khoảng 1 triệu tấn Helium-3 được lưu trữ trong đất tại Mặt trăng.

Các nhà khoa học cho biết, 40 tấn khí Helium-3 có thể cung cấp năng lượng cho nước Mỹ trong một năm với tốc độ tiêu thụ hiện tại. Giáo sư Ouyang Ziyuan, nhà khoa học chính của Chương trình Khám phá Mặt trăng Trung Quốc cho biết, Mặt trăng rất giàu Helium-3 và nguồn cung này có thể “giải quyết nhu cầu năng lượng của nhân loại trong ít nhất khoảng 10.000 năm”.

Một số tổ chức lớn ở Trung Quốc hiện đang nghiên cứu các mẫu đá được thu thập từ Mặt trăng bởi sứ mệnh Thường Nga 5 để nghiên cứu, bao gồm việc đánh giá vật liệu như một nguồn năng lượng nhiệt hạch tiềm năng. Theo hãng thông tấn Tân Hoa Xã, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã xác định được nồng độ Helium-3 trong các mẫu mặt trăng cũng như các thông số khai thác của nó.

Cựu chuyên gia phân tích không gian của Cục Tình báo trung ương Mỹ (CIA) Tim Chrisman cho biết, Bắc Kinh đang tiến tới những cuộc cách mạng tiềm năng trong lĩnh vực khai thác năng lượng và vật liệu trong không gian.

“Bên ngoài không gian chứa nguồn năng lượng và nguyên liệu thô gần như vô hạn, từ nhiên liệu Helium-3 trên Mặt trăng, đến kim loại nặng và khí dễ bay hơi từ các tiểu hành tinh, có thể thu gom để sử dụng trên Trái đất và trong không gian”, ông Chrisman nói.

Theo cựu quan chức CIA, quốc gia nào khai thác được Helium-3 trước là một chiến thắng lớn về chính trị và ngoại giao.

“Chiến thắng đó phụ thuộc rất nhiều vào cách mà Helium-3 có thể được khai thác, nếu nó có thể nhanh chóng được sử dụng cho nguồn điện và năng lượng tại chỗ hoặc được đưa trở lại Trái đất một cách an toàn. Nó mở ra tiềm năng cho những thay đổi mạnh mẽ”, Chrisman nhận định.