Mặt trăng không hề dễ sống: Cuộc đua xây căn cứ giữa Mỹ và Trung Quốc

Chào mừng đến với cuộc đua không gian thứ hai. Bạn hoàn toàn có thể thấy quen thuộc — lần trước là Liên Xô và Mỹ tranh nhau cắm cờ. Lần này là cuộc chạy đua lên bề mặt Mặt trăng giữa Mỹ và Trung Quốc, cùng nhiều quốc gia khác và hàng loạt công ty hàng không vũ trụ tư nhân. Và lần này, có vẻ họ đang chuẩn bị dựng trại thật sự.

"Sẽ có những căn cứ trên Mặt trăng, những tòa lâu đài dưới ánh sao được con người sinh sống thường xuyên" — các bên tham gia tuyên bố như vậy.

Ý tưởng về căn cứ Mặt trăng nghe có vẻ viển vông nhưng không hề mới. Năm nay, dưới sự lãnh đạo của Giám đốc Jared Isaacman, NASA đã liên tục công bố những kế hoạch táo bạo. Nếu mọi thứ diễn ra đúng kế hoạch — với chi phí khởi điểm có thể lên tới hàng chục tỷ USD — sẽ có máy bay không người lái, tàu đổ bộ robot, vệ tinh liên lạc và một nhà máy điện hạt nhân; có nhà kính thực vật và cảm biến địa chấn Mặt trăng; có các robot thăm dò tìm nước trong các hố va chạm.

Các sứ mệnh phi hành gia đầu tiên lên bề mặt Mặt trăng, dự kiến khởi động từ năm 2028, sẽ tập trung vào thăm dò và thử nghiệm công nghệ. Nhưng ý tưởng là đến những năm 2030, chúng ta sẽ có khu sinh sống cho các kỳ lưu trú dài hạn, bao quanh là mạng lưới trạm nghiên cứu khoa học, nhà máy khai thác và chế biến tài nguyên, cùng các bệ đáp cho tàu vũ trụ. Carlos García-Galán, giám đốc chương trình căn cứ Mặt trăng của NASA, cho biết quy mô có thể lên tới "hàng trăm dặm vuông".

Cuộc đua mang tính dân tộc chủ nghĩa

Nỗ lực này chắc chắn được thúc đẩy bởi cạnh tranh dân tộc. Trung Quốc có kế hoạch gần như tương tự để xây dựng căn cứ riêng. Và việc đến trước rất quan trọng, bởi "người chiến thắng" sẽ định hình các quy tắc. Mặt trăng chính xác là gì? Là tiền đồn quân sự hóa? Là trung tâm sản xuất? Hay là vùng hoang dã cần nghiên cứu và bảo tồn?

Nhưng cũng có những lý do khác để đi. Mặt trăng chứa những loại đá nguyên thủy nắm giữ manh mối về sự hình thành của toàn bộ hệ Mặt trời. Bề mặt Mặt trăng, với hầu như không có khí quyển cản trở, là nơi lý tưởng để đặt kính viễn vọng có thể quan sát những kỷ nguyên cổ xưa nhất của vũ trụ.

Việc phóng tên lửa từ bề mặt Mặt trăng có trọng lực thấp cũng tiết kiệm năng lượng hơn nhiều so với từ Trái Đất, nghĩa là việc đưa phi hành gia hoặc tàu vũ trụ robot đi xa hơn vào hệ Mặt trời sẽ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Josef Aschbacher, tổng giám đốc Cơ quan Vũ trụ châu Âu, nhận định: "Mặt trăng là then chốt. Nó sẽ là bàn đạp để đi xa hơn — tới Sao Hỏa và xa hơn nữa."

Môi trường khắc nghiệt đến mức nào?

Mặt trăng là nơi cực kỳ thù địch để dựng trại. Nhiệt độ ban ngày có thể vượt quá 120°C; ban đêm có thể giảm xuống dưới –130°C. Tiếp xúc với chân không vũ trụ, bề mặt liên tục bị bắn phá bởi bức xạ gây ung thư và thường xuyên bị thiên thạch va đập. Bụi núi lửa thì dính, ăn mòn, phá hủy thiết bị và làm tắc phổi.

Sơ đồ căn cứ Mặt trăng trong hang dung nham

Đáng buồn là cực nam Mặt trăng — khu vực NASA nhắm tới — còn khắc nghiệt hơn. NASA muốn xây căn cứ ở đó vì các hố va chạm vĩnh viễn trong bóng tối được cho là chứa nước đá, thứ quý hơn vàng. Tinh lọc nó, bạn có thể tưới cây và cung cấp nước cho phi hành gia; tách thành oxy và hydro, bạn có không khí để thở và nhiên liệu tên lửa. Nhưng nhiệt độ trong những hố đó có thể thấp hơn –245°C, khiến chúng trở thành một trong những nơi lạnh nhất trong vũ trụ đã biết.

Philip Metzger, nhà nghiên cứu kỹ thuật hàng không vũ trụ tại Viện Không gian Florida, nói thẳng: "Vấn đề quy về rủi ro tử vong có thể chấp nhận được. Chúng ta có thể sống sót hợp lý mà không phá sản đến mức nào?"

Bức xạ — kẻ thù vô hình

Bức xạ vũ trụ, thứ có thể tàn phá thiết bị điện tử và kích hoạt phân chia tế bào ung thư, còn hiểm độc hơn nhiều. Stuart George, nhà vật lý tại Trung tâm Không gian Johnson của NASA, giải thích nó đến dưới hai dạng khó chịu.

Thứ nhất là tia vũ trụ thiên hà, rơi xuống Mặt trăng gần như liên tục. Chúng được tạo ra bởi các vụ nổ siêu tân tinh và sự hợp nhất sao neutron. Vì các hạt nhân nguyên tử, proton và electron cấu thành chúng di chuyển ở tốc độ đáng kể so với ánh sáng, những tia vũ trụ này có động năng khổng lồ, nghĩa là chúng có thể xuyên qua lớp che chắn mỏng một cách dễ dàng.

Thứ hai là Mặt trời. Không có khí quyển dày và bong bóng từ trường của Trái Đất cản trở, người đi bộ trên Mặt trăng sẽ thỉnh thoảng bị tấn công bởi các cơn bùng phát: tia lửa Mặt trời hoặc vụ phun trào khối vành nhật hoa. Metzger cho biết: "Thời Apollo, họ biết rằng nếu một tia lửa Mặt trời lớn xảy ra khi phi hành đoàn đang ở trên Mặt trăng, sẽ không có cách nào giữ họ sống sót."

Giới hạn bức xạ giới hạn thời gian phi hành gia có thể ở trên bề mặt Mặt trăng trong suốt cuộc đời — ước tính tổng cộng khoảng hai năm tối đa trước khi rủi ro sức khỏe trở nên quá cao.

Bụi Mặt trăng — kẻ giết người thầm lặng

Có căn cứ bị thiên thạch phá hủy sẽ rất tồi tệ. Nhưng căn cứ Mặt trăng có khả năng bị đe dọa bởi bụi cao hơn nhiều — thứ không giống thiên thạch, có ở khắp mọi nơi, mọi lúc.

Đá núi lửa Mặt trăng khi bị phân hủy sẽ biến thành các hạt sắc nhọn, tích điện tĩnh, dính, ăn mòn. Trong thời Apollo, các phi hành gia hít phải bụi này đôi khi bị "sốt cỏ khô Mặt trăng" kỳ lạ, gây kích ứng mắt và phổi. Cùng loại bụi đó ăn mòn mọi loại thiết bị với sự dễ dàng đáng lo ngại.

Justin Cyrus, CEO của Lunar Outpost, công ty công nghệ hàng không vũ trụ đang cung cấp cho NASA một trong những xe rover Mặt trăng của chương trình Artemis, nói: "Nó xé toạc các miếng đệm, bánh răng, động cơ, bộ đồ vũ trụ, môi trường sống — mọi thứ nó tiếp xúc."

NASA đã phát triển một biện pháp phòng vệ: tấm chắn bụi điện động (EDS). Các điện cực nhẹ tạo nên tấm chắn này sử dụng dòng điện đối lập để thổi bay bụi tích điện. EDS đã hoạt động kỳ diệu khi thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trên Trái Đất và cũng đã chứng minh khả năng chống bụi của mình khi được gửi lên bề mặt Mặt trăng vào năm 2025.

Robot xây dựng và năng lượng hạt nhân

Với thời gian của phi hành gia cực kỳ quý giá và con người là sinh vật mong manh, bạn sẽ cần rất nhiều robot. García-Galán của NASA cho biết: "Việc xây dựng căn cứ Mặt trăng trong những năm đầu sẽ gần như 99% là robot."

Cung cấp năng lượng cho đội quân robot này sẽ cần năng lượng đáng kể. Những đêm dài hai tuần khiến năng lượng mặt trời trở thành giải pháp không thực tế. Ngoài pin dung lượng cao chịu nhiệt độ khắc nghiệt, năng lượng hạt nhân có lẽ là lựa chọn khả thi duy nhất. Một lò phản ứng hạt nhân nhỏ cỡ chiếc ô tô, chứa một nắm uranium, có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi làng nhỏ trong một thập kỷ mà không cần nạp nhiên liệu.

Nhà kính vũ trụ trên Mặt trăng

Nước — dấu hỏi lớn nhất

Nhưng câu hỏi lớn nhất về Mặt trăng có thể là nước. Dữ liệu quỹ đạo cho thấy có một lượng nước được bảo tồn trong các mảng ở cực nam Mặt trăng, nhưng người ta biết rất ít về lượng thực tế, dạng tồn tại hay mức độ dễ khai thác.

Paul van Susante, điều tra viên chính của Phòng thí nghiệm Phát triển Công nghệ Bề mặt Hành tinh tại Đại học Công nghệ Michigan, nói: "Với tôi, đó là rào cản lớn nhất." Phòng thí nghiệm của ông đã đưa các robot xây dựng khác nhau qua thử nghiệm trong các buồng chân không giống Mặt trăng chứa đá giống Mặt trăng.

Nếu bạn tinh lọc nước đủ tốt, căn cứ Mặt trăng có thể cất cánh. Với hệ thống tái chế nước hiệu quả, căn cứ ngày càng đông dân sẽ không bao giờ thiếu nước — và có thể có cả nhà kính Mặt trăng. Một số loại cây ăn được đã được trồng thành công trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), bao gồm xà lách, cải mù tạt, cà chua và ớt.

Yếu tố chính trị và tương lai

Không ai tự huyễn hoặc rằng không có núi thách thức công nghệ phía trước. Sao Hỏa có thể là địa ngục, như nhà văn Shannon Stirone mô tả năm 2021 trên The Atlantic, nhưng Mặt trăng cũng không kém phần khắc nghiệt. Đó là nơi gần như hài hước trong sự đe dọa của nó.

NASA muốn đặt lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên Mặt trăng vào năm 2030. Trung Quốc, hợp tác với Nga, muốn đặt nhà máy điện hạt nhân của riêng mình ở đó vào khoảng năm 2035.

Nhưng trở ngại chính, đặc biệt trong giai đoạn xây dựng ban đầu, có thể là ý chí chính trị. NASA hiện đang huy động mọi nguồn lực cho dự án — điều mà cơ quan này hy vọng có thể dẫn đến một thành phố Mặt trăng nhỏ vào cuối thế kỷ. Nhưng liệu cam kết đó có tiếp tục qua nhiều chính quyền Mỹ? Liệu cộng đồng quốc tế có ủng hộ nỗ lực do NASA dẫn đầu?

Yuqi Qian, nhà địa chất Mặt trăng tại Đại học Hồng Kông, nhận xét: "Kế hoạch hiện tại có vẻ quá tham vọng." Middleburgh của Viện Tương lai Hạt nhân thì nói: "Những dự án kiểu này — dù rất thú vị và có khả năng biến đổi nhân loại — là những dự án đầu tiên bị trì hoãn hoặc gạch bỏ."

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia bên ngoài NASA đồng ý rằng ít nhất hiện tại, có động lực và ý chí chính trị rõ ràng đằng sau căn cứ Mặt trăng. Aschbacher của ESA nhận xét: "NASA đã bày tỏ rất rõ ràng họ muốn đi đâu, ưu tiên của họ là gì, tham vọng của họ là gì và họ muốn làm điều đó như thế nào. Thật khá ấn tượng."

Ngay cả Isaacman, người đứng đầu NASA, cũng không nghĩ Mặt trăng sẽ là nguồn lợi nhuận lớn. Ông nhận xét hồi tháng Hai: "Tôi không biết có thứ gì trên Mặt trăng hiện tại sẽ dễ khai thác, sản xuất và mang về Trái Đất rẻ hơn so với những gì chúng ta có thể làm ở đây."

Nếu chúng ta đẩy cuộc đua Mỹ-Trung về phía trước, có lẽ cực nam Mặt trăng năm 2100 sẽ có nhiều căn cứ rộng lớn do nhiều đối thủ địa chính trị vận hành. Có lẽ đó sẽ là một thùng thuốc súng ngoài hành tinh của tham vọng lãnh thổ quân sự hóa và chủ nghĩa sô vanh. Nhưng có lẽ thay vào đó, nó có thể trở thành một thánh đường khoa học quốc tế — và điểm đến phiêu lưu tối thượng.

Aschbacher nói: "Ngay cả khi các quốc gia trên Trái Đất gặp khó khăn trong việc nói chuyện với nhau, họ có thể sẽ hành xử khác khi nói về Mặt trăng. Tôi khá chắc họ sẽ cùng nhau xem chúng ta có thể làm gì và giải quyết vấn đề gì." Sau tất cả, ở trên đó, xa nhà, "bạn phụ thuộc vào nhau đến vậy."