Tại sao NASA đặt kế hoạch xây dựng lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng?

Mặc dù có những lo ngại, các chuyên gia tin rằng sau 10 năm thử nghiệm và sử dụng, tính hiệu quả của lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng sẽ được chứng minh 'ngay lập tức'.

NASA và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang đợi sự chấp thuận từ các cơ quan có thẩm quyền để xây dựng một nhà máy năng lượng mặt trời trên Mặt Trăng và Sao Hỏa, phục vụ cho các dự án khám phá không gian trong tương lai. Kế hoạch đầu tiên là xây dựng hệ thống năng lượng phân hạch trên bề mặt Mặt Trăng, sau đó là hệ thống hỗ trợ du hành không gian, bãi đáp và lò phản ứng. NASA hy vọng có một hệ thống hoạt động ổn định vào năm 2026 để hỗ trợ các dự án sắp tới.

Anthony Calomino, trưởng nhóm công nghệ hạt nhân của NASA, cho biết kế hoạch của họ là phát triển hệ thống cung cấp năng lượng bề mặt với công suất 10 kilowatt; họ hy vọng rằng hệ thống sẽ chứng minh được khả năng của mình vào cuối thập kỷ này. Cơ sở năng lượng sẽ được sản xuất và lắp ráp tại Trái Đất, và chỉ được đưa lên Mặt Trăng sau khi đã vượt qua các thử nghiệm nghiêm ngặt và hoạt động ổn định.

Thiết bị sẽ được gắn lên các tàu đưa lên bề mặt Mặt Trăng, quay vài vòng quanh quỹ đạo trước khi từ từ hạ xuống bề mặt. Ngay khi chạm đất, hệ thống có thể bắt đầu hoạt động ngay lập tức. NASA dự kiến sẽ thử nghiệm trong vòng 1 năm để kiểm chứng khả năng duy trì các sứ mệnh dài hạn trên Mặt Trăng và Sao Hỏa cho các phi hành gia trong tương lai.

“Khi công nghệ này được chứng minh là khả thi, các hệ thống sau này sẽ có quy mô lớn hơn, có thể được sử dụng trong nhiều sứ mệnh dài hơn, trên cả Mặt Trăng và Sao Hỏa”, ông Calomino nói. “Với tổng cộng bốn hệ thống, mỗi thiết bị cung cấp 10 kilowatt điện, chúng sẽ cung cấp đủ năng lượng để vận hành các trạm tiền tuyến trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa”.

NASA hợp tác với Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (INL), một tổ chức nghiên cứu về năng lượng hạt nhân, để thực hiện dự án đưa lò phản ứng hạt nhân lên không gian. Liệu kế hoạch này có khả thi trong vòng 6 năm chuẩn bị, thử nghiệm và triển khai không?

Steve Johnson, giám đốc Ban Năng lượng Hạt nhân Không gian và Công nghệ Đồng vị thuộc INL, đã trả lời là “Có”.

“Chúng tôi có thể áp dụng kinh nghiệm nhiều năm trong nghiên cứu và phát triển nhiên liệu, vật liệu tiên tiến và cả các phương tiện vận chuyển hàng hóa thương mại quy mô không gian để giảm rủi ro và đạt được mục tiêu năm 2026”, ông Johnson nói. “

Ông Calomino nhấn mạnh rằng công nghệ là yếu tố then chốt trong dự án này: lò phản ứng hạt nhân, thiết bị chuyển đổi năng lượng, thiết bị tản nhiệt và công nghệ du hành không gian đều là các yếu tố cần thiết để hoàn thành bức tranh tổng thể.

Nhà máy hạt nhân sẽ hoạt động như thế nào?

Theo Anthony Calomino, trưởng nhóm công nghệ hạt nhân: “Một loại nhiên liệu hạt nhân ít giàu sẽ cung cấp năng lượng cho lõi hạt nhân. Lò phản ứng nhỏ sẽ tạo ra nhiệt, chuyển nhiệt vào hệ thống chuyển đổi năng lượng. Hệ thống này sẽ bao gồm các động cơ được thiết kế để hoạt động dựa trên nhiệt độ từ lò phản ứng chứ không phải từ nhiên liệu đốt. Các động cơ này chuyển đổi nhiệt thành điện để cung cấp cho các thiết bị của phi hành gia trên Mặt Trăng và Sao Hỏa. Công nghệ tản nhiệt cũng rất quan trọng để duy trì nhiệt độ ổn định”.

Ông Johnson cho biết sau nhiều thập kỷ nghiên cứu và phát triển, hạ tầng hiện có sẽ đủ để triển khai lò phản ứng hạt nhân, thiết bị chuyển đổi năng lượng, thiết bị tản nhiệt và công nghệ du hành không gian đúng đúng kế hoạch năm 2026.

Sự hợp tác giữa INL và Bộ Năng lượng sẽ góp phần tăng tốc độ tiến độ dự án. INL sẽ chịu trách nhiệm cho các hợp đồng liên quan đến hệ thống năng lượng phân hạch trên Mặt Trăng, bao gồm lò phản ứng, hệ thống chuyển đổi năng lượng, hệ thống tản nhiệt, hệ thống kiểm soát và phân phối năng lượng điện. Dự kiến, lò phản ứng trên Mặt Trăng sẽ có tuổi thọ 10 năm, với công suất 10 kilowatt, đủ để cung cấp cho từ 5-8 hộ gia đình lớn.

Ông Calomino nói rằng phòng thí nghiệm của họ đã yêu cầu thông tin về dự án để thu hút sự quan tâm từ các ngành công nghiệp và mong muốn nhận thêm thông tin về các thiết kế tối ưu hơn. Tính đến thời điểm hiện tại, họ đã nhận được 22 lời đáp từ các công ty, tất cả đều từ các lĩnh vực hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân và chuyển đổi năng lượng.

Họ không tiết lộ tên các công ty, chỉ nói rằng đều có chuyên môn cao và đều cung cấp yếu tố thiết yếu cho dự án này. Calimino cũng đề cập đến kế hoạch hợp tác giữa NASA và Bộ Năng lượng để tìm kiếm một doanh nghiệp có thể cung cấp công nghệ phân hạch hạt nhân hiệu quả. Giá trị của hợp đồng này vẫn chưa rõ.

Lò phản ứng ngoài Trái Đất có an toàn không?

Đối với hầu hết mọi người, ý tưởng này có vẻ rủi ro. Tuy nhiên, theo Andre Crabtree, nhà sáng lập trung tâm tuyển dụng nhân lực cho ngành năng lượng hạt nhân, về những điều lo ngại về “lò phản ứng hạt nhân không gian”, an toàn không nằm trong danh sách ấy.

“Năng lượng hạt nhân đã được sử dụng trong không gian nhiều lần”, ông Crabtree nói. “Ngay từ tháng Mười một năm 1969, năng lượng nguyên tử đã tồn tại trên Mặt Trăng khi tàu Apollo 12 duy trì thành công trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau. Đó là lần đầu tiên hệ thống năng lượng hạt nhân hoạt động trên Mặt Trăng”.

Không cần phải lo lắng về ô nhiễm. Hầu hết các sứ mệnh thám hiểm Vũ trụ của con người đều sử dụng máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ, với nguồn điện là đồng vị Plutonium-238 - còn được gọi là “con ngựa thồ” của các chương trình không gian. Plutonium-238 phóng xạ nhanh hơn ít nhất 250 lần so với plutonium được sử dụng trong bom hạt nhân. Khi phân rã, chúng phát ra hạt alpha - nhóm nhỏ các hạt nhân - với lượng năng lượng lớn. Đó là nguồn nhiệt và năng lượng của các thiết bị trên tàu thám hiểm bề mặt hành tinh và các tàu thăm dò hành tinh từ quỹ đạo.”

Shel Horowitz, chuyên gia tư vấn về kinh tế của năng lượng sạch, cho rằng không cần phải xây lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng. Trong bối cảnh giá thành của năng lượng sạch từ Mặt Trời, gió và các hệ thống thủy điện nhỏ đã giảm, không cần thiết phải có một hệ thống phức tạp như năng lượng hạt nhân.

Ông Calomino phản đối rằng dự án hệ thống phân hạch này không khác gì các nguồn năng lượng tái tạo mà Horowitz đã đề cập. Trong tương lai, sẽ có những thử nghiệm đòi hỏi sự sử dụng của năng lượng hạt nhân, khi năng lượng tái tạo không đáp ứng được trong những điều kiện cụ thể. Khi khám phá những khu vực tối tăm, những nơi bị che phủ bởi bụi, và những khu vực bị che phủ bởi bóng đen quanh năm, năng lượng hạt nhân sẽ chơi vai trò quan trọng.

Vẫn có những người phản đối dự án năng lượng hạt nhân ngoài Trái Đất, lo rằng rủi ro quá lớn. Calomino nhấn mạnh vào sự cẩn trọng của NASA trong quá trình nghiên cứu và phát triển dự án, và rằng dự án đã và đang chuẩn bị được thông qua vì đã đáp ứng đủ các tiêu chuẩn an toàn cần thiết. Hơn nữa, lò sẽ không hoạt động cho đến khi nó được đặt trên bề mặt Mặt Trăng.

Ngay cả khi đến cuối vòng đời 10 năm, NASA cũng đã lên kế hoạch “nghỉ hưu” lò hạt nhân một cách an toàn. “Trong giai đoạn cuối đời, hệ thống sẽ tự động tắt, lượng phóng xạ sẽ giảm dần đến mức an toàn, cho phép con người tiếp cận và xử lý. Hệ thống sẽ được chuyển về nơi lưu trữ, không gây hại cho phi hành đoàn và môi trường”.

Theo giáo sư Jose Morey, chuyên gia y tế tại Liberty BioSecurity, một vụ tai nạn nhà máy hạt nhân trên Mặt Trăng không gây ảnh hưởng nhiều đến Trái Đất, nhờ có tầng khí quyển bảo vệ đất nước chúng ta khỏi bức xạ độc hại từ vũ trụ bên ngoài. 

Mặc dù dự án mới chỉ ở giai đoạn đầu, nó mở ra cơ hội mới cho ngành năng lượng hạt nhân khám phá các miền mới của vũ trụ. Công nghệ hạt nhân vẫn gây tranh cãi, nhưng giáo sư Morey tin rằng với các nền tảng vững chắc, Mỹ sẽ tiếp tục đẩy mạnh nỗ lực khám phá không gian.

“Năng lượng hạt nhân vẫn là một nguồn năng lượng sạch và cực kỳ hiệu quả”, giáo sư Morey nhấn mạnh. “Thực tế, nó sẽ là yếu tố quan trọng trong việc khám phá vũ trụ và cho phép con người trở thành loài sinh vật đa hành tinh. Buổi bình minh mới của khám phá không gian sẽ là lúc nguồn năng lượng hạt nhân tái xuất phát, cho đến khi chúng ta tìm ra nguồn năng lượng sạch và hiệu quả hơn”.

Tham khảo CNBC,