Sợi làm từ đất Mặt trăng

Gần đây các mẫu sợi đã được gửi lên trạm vũ trụ Thiên Cung bằng tàu hàng Thiên Châu, nơi chúng phải trải qua hàng loạt thử nghiệm về điều kiện khắc nghiệt ngoài không gian như môi trường chân không, bức xạ mạnh, biến động nhiệt độ cực đoan.

Đây là thành quả của nhóm nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Chu Mỹ Phương (Đại học Đông Hoa) dẫn đầu. Theo thành viên nhóm Thành Diễm Hoa, loại sợi độc đáo này mỏng như tóc người và nguyên tắc cơ bản rất đơn giản. Đất Mặt trăng được nung nóng cho đến khi tan chảy, tạo thành giọt nhỏ li ti và được kéo thành sợi siêu mảnh.

Đất Mặt trăng có thành phần hóa học cùng khoáng chất tương tự đá bazan, đồng thời chứa nhiều nguyên tố vi lượng. Sợi làm từ đá bazan đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất thiết bị cao cấp.

Việc tạo ra đất Mặt trăng bằng công thức khoa học chính xác không khó. Thử thách thực sự nằm ở tái tạo môi trường Mặt trăng trên Trái đất. Theo tiến sĩ Thành, kéo sợi ngoài không gian giống như làm tượng đường ở môi trường chân không vậy – điều bất khả thi nếu dùng phương pháp thông thường.

Để thực hiện điều bất khả thi, từ năm 2016 nhóm bắt đầu nghiên cứu nhiều loại vật liệu dành cho môi trường khắc nghiệt cũng như tự thiết kế hệ thống kéo sợi chuyên dụng có khả năng mô phỏng điều kiện chân không và trọng lực cực yếu trên Mặt trăng.

Bước đột phá lớn đến vào năm 2020 khi tàu Hằng Nga 5 đem mẫu vật từ Mặt Trăng trở về. Chỉ với 0,5g đất của tiểu hành tinh này nhóm đã phát triển thành công sợi dài khoảng 3 mét, mỗi sợi mỏng như tóc người nhưng cực kỳ bền chắc.

Các nhà nghiên cứu tin rằng thành quả trên sẽ đóng vai trò quan trọng cho chương trình thám hiểm Mặt trăng trong tương lai, giảm nhu cầu vận chuyển vật liệu xây dựng từ Trái đất vô cùng tốn kém.

“Trong tương lai, sợi đất Mặt trăng có thể được sử dụng để trực tiếp dựng lều trên Mặt trăng. Chúng dễ dàng dệt thành vật liệu kết cấu linh hoạt hay gia cố bê tông, giống như thanh thép khi xây dựng ở Trái đất”, một thành viên nhóm chia sẻ.

Tuy nhiên hiện tại công nghệ chỉ mới ở giai đoạn thử nghiệm và ứng dụng thực tiễn còn khá xa vời. Thử nghiệm hiện tại trên Thiên Cung nhằm mục đích xác định xem loại sợi mới chịu đựng nổi điều kiện khắc nghiệt thời gian dài hay không. Mỗi dữ liệu thu thập được đều góp phần nâng cấp vật liệu, từng bước hiện thực hóa tham vọng xây dựng khu định cư bền vững cho con người trên tiểu hành tinh của Trái đất.

Xây dựng khu định cư 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.

Trước hết phải chọn vị trí tốt. Khu định cư 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: kết cấu dạng cabin, kết cấu gấp, kết cấu bơm hơi, kết cấu dạng module – đều dựng sẵn ở Trái đất rồi phóng lên Mặt trăng. Giới khoa học cũng xem xét cả kết cấu in 3D trực tiếp tiến hành xây dựng trên Mặt trăng.

Song song với tìm kiếm thiết kế tối ưu là cuộc đua phát triển vật liệu thích hợp. Trước sợi làm từ đất Mặt trăng, Trung Quốc còn phát triển gạch nung dùng bụi cùng đá vụn trên Mặt trăng.

Đại học Rice (Mỹ) gần đây phát hiện bụi Mặt trăng giúp làm tăng độ bền vật liệu lên thêm đến 40%. Đất Mặt trăng trộn cùng một số chất liên kết sẽ trở thành vật liệu in 3D lý tưởng.