Phi hành gia trên tàu Hằng Nga 5 phát hiện một nguồn nhiên liệu cực kỳ quý trên bề mặt của Mặt Trăng: Mỗi lượng đất được khai thác chỉ cần 1, giá trị lên tới tỷ đô.

Loại nhiên liệu quý hiếm trên Mặt Trăng mà tàu Hằng Nga 5 đã phát hiện là gì?

Khám phá và khai thác tài nguyên trên Mặt Trăng là mục tiêu của nhiều quốc gia, trong đó có Trung Quốc.

Theo Thành phố Trí tuệ, tàu Hằng Nga 5 đã hạ cánh thành công xuống Mặt Trăng vào ngày 1/12/2020.

Vào ngày 17/12/2020, tàu Hằng Nga 5 của Trung Quốc đã trở về Trái Đất và mang theo 1.731 gram đất và đá quý mà nó thu được từ bề mặt của Mặt Trăng.

Mặc dù con số này có vẻ không lớn, nhưng so với nghiên cứu được thực hiện trên 0.5 gram đất Mặt Trăng, thì phát hiện này thực sự có ý nghĩa to lớn.

Sau hơn 1 năm nghiên cứu và phân tích, các nhà khoa học Trung Quốc đã thu được nhiều kết quả đáng chú ý. Họ đã phát hiện một loại chất quý hiếm trong đất Mặt Trăng. Đặc biệt, năng lượng từ 100 tấn nhiên liệu này có thể đáp ứng nhu cầu của cả thế giới trong 1 năm.

Vậy, loại nhiên liệu quý hiếm này là gì và có tác dụng như thế nào?

Theo nhóm nghiên cứu tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, một số phần của đất Mặt Trăng bị bao phủ bởi các tinh thể giống như thủy tinh, chứa khí Heli-3.

Heli-3 là một nguyên tố cực kỳ hiếm trên Trái Đất, với lượng dự trữ ước tính chỉ khoảng 0,5 tấn. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu tin rằng có thể có tới 1 triệu tấn Heli-3 trên Mặt Trăng.

Theo các chuyên gia, mỗi tấn Heli-3 có giá trị lên tới hơn 3 tỷ USD. Đây thực sự là một con số ấn tượng.

Vì sao Trái Đất chỉ có 0,5 tấn, trong khi Mặt Trăng lại có đến 1 triệu tấn Heli-3? Mặc dù cùng nằm gần nhau, nhưng tại sao lại có sự chênh lệch lớn như vậy giữa hai hành tinh?

Theo các nhà nghiên cứu, Heli-3 chủ yếu đến từ gió Mặt Trời. Vì Trái Đất được bảo vệ bởi từ trường và khí quyển, nên gió Mặt Trời gặp rất nhiều khó khăn khi tiếp cận mặt đất. Điều này làm cho trữ lượng Heli-3 trên Trái Đất rất ít.

Tuy nhiên, Mặt Trăng thiếu từ trường và không có khí quyển bảo vệ. Điều này cho phép gió Mặt Trời tác động trực tiếp lên bề mặt của Mặt Trăng. Vì vậy, khí Heli-3 ở tầng trên của đất Mặt Trăng được bảo toàn, dẫn đến trữ lượng nhiên liệu quý hiếm này trên Mặt Trăng lớn hơn nhiều so với Trái Đất.

Heli-3 có tác dụng gì?

Trong điều kiện công nghệ hiện nay, Heli-3 được xem là nhiên liệu hạt nhân lý tưởng nhất. Là một isotop của heli, Heli-3 có thể sử dụng trong phản ứng hạt nhân để cung cấp năng lượng lớn.

Một ví dụ sẽ minh họa sức mạnh của Heli-3 là nguồn năng lượng khổng lồ, giải thích vì sao Trung Quốc muốn khai thác loại nhiên liệu này.

Cụ thể, một nhà máy điện sản xuất 1 triệu kilowatt/năm cần 2 triệu tấn than cho nhiệt điện, nhưng chỉ cần 300.000 tấn nhiên liệu hạt nhân với công nghệ phân hạch hạt nhân. Thậm chí, một nhà máy nhiệt hạch chỉ cần 0,6 tấn nhiên liệu hạt nhân là đủ.

Đặc biệt, năng lượng này là sạch, không tạo ra neutron hay nguy cơ bức xạ thứ cấp, khác biệt so với những nhà máy điện hạt nhân hiện nay tạo ra lượng lớn chất thải hạt nhân cần xử lý phức tạp.

Trong thời điểm hiện tại, Trung Quốc đứng đầu trong việc ứng dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân vào thực tế. Một ví dụ điển hình là việc lò phản ứng Tokamak siêu dẫn tại Viện Vật lý Plasma, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã duy trì plasma nóng tới 70 triệu độ C trong hơn một giây. Đây là kỷ lục về thời gian duy trì plasma siêu nóng lâu nhất trên thế giới.

Thành công này tạo ra nền tảng vững chắc cho việc vận hành lò phản ứng nhiệt hạch quy mô công nghiệp trong tương lai. Khi công nghệ này được sử dụng thương mại, Heli-3 sẽ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Cuộc đua khai thác Heli-3 giữa Trung Quốc và Mỹ đang diễn ra gay gắt.

Theo các nhà khoa học, một tàu con thoi chở 40 tấn khí Heli-3 có thể cung cấp đủ năng lượng cho Mỹ trong một năm.

Giáo sư Ouyang Ziyuan, chuyên gia của Chương trình Khám phá Mặt Trăng Trung Quốc, tin rằng nguồn cung Heli-3 trên Mặt Trăng có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của loài người trong ít nhất 10.000 năm.

Theo ông Tim Chrisman, cựu chuyên gia phân tích không gian của CIA, việc đạt đích trước trong cuộc đua khai thác Heli-3 tương tự như việc phóng vệ tinh đầu tiên của Nga và Mỹ vào không gian.

Tuy nhiên, sự thành công này vẫn phụ thuộc nhiều vào cách khai thác Heli-3. Nếu có thể sử dụng nhanh chóng cho nguồn điện và năng lượng hoặc đưa an toàn về Trái Đất, sẽ mở ra tiềm năng cho những thay đổi đáng kể.

Vào tháng 8/2021, theo nhà nghiên cứu Huang Zhizin tại Viện Nghiên cứu Địa chất Urani ở Bắc Kinh, mục tiêu chính của nghiên cứu về mẫu đất, đá trên Mặt Trăng do tàu Hằng Nga 5 thu được là xác định về hàm lượng của Heli-3 trong đất Mặt Trăng. Thông tin này cho thấy khả năng chiết xuất heli và cách nó gắn vào đất Mặt Trăng.

Công ty Solar System Resources của Mỹ đã ký hợp đồng để cung cấp 500 kg Heli-3 từ Mặt Trăng cho Tập đoàn Hạt nhân Mỹ từ năm 2028 đến 2032.

Sự tồn tại của Heli-3 trên Mặt Trăng đã được biết từ thế kỷ 20. Tuy nhiên, việc di chuyển môi trường có nhiệt độ cao như vậy lên Mặt Trăng vẫn là thách thức với công nghệ hiện đại.

Mặc dù việc khai thác đã dễ dàng hơn, nhưng khai thác Heli-3 trên quy mô lớn vẫn đối mặt với nhiều thách thức, vì nó phân bố rải rác trên bề mặt Mặt Trăng.

Mặc dù điều kiện khai thác đã cải thiện, nhưng việc khai thác trên quy mô lớn vẫn là thách thức lớn với công nghệ hiện tại.

Các quốc gia lớn như Mỹ, Trung Quốc vẫn đang nỗ lực hết mình cho cuộc đua khai thác Heli-3 trên Mặt Trăng.