Buzz
Một trong những thách thức lớn nhất trong việc khám phá và xây dựng cuộc sống ngoài không gian là cung cấp nguồn năng lượng ổn định và bền vững trong môi trường khắc nghiệt, đặc biệt là trên bề mặt Mặt Trăng.
Khi việc vận chuyển vật tư từ Trái Đất trở nên tốn kém và phức tạp, các nhà khoa học phải tìm kiếm những giải pháp sáng tạo và bền vững hơn. Gần đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Potsdam, Đức, đã công bố một bước tiến đầy triển vọng: sử dụng bụi Mặt Trăng để tạo ra “kính Mặt Trăng”, một loại vật liệu nền cho các tấm pin năng lượng Mặt Trời, giúp cung cấp điện cho các khu định cư vũ trụ trong tương lai.
Dẫn đầu công trình là nhà khoa học Felix Lang, người cho biết các tế bào năng lượng Mặt Trời hiện nay trong không gian tuy có hiệu suất cao, từ 30% đến 40%, nhưng chi phí và trọng lượng vẫn là trở ngại lớn.
Các tấm pin truyền thống yêu cầu lớp kính hoặc lá chắn dày để bảo vệ, điều này vừa nặng vừa gây tốn kém khi vận chuyển từ quỹ đạo Trái Đất. Vận chuyển hàng tấn thiết bị như vậy lên Mặt Trăng gần như không khả thi về mặt kinh tế.
Thay vì tiếp tục phụ thuộc vào chuỗi cung ứng từ Trái Đất, nhóm nghiên cứu đề xuất giải pháp cách mạng: tận dụng lớp đất bụi bặm của Mặt Trăng, gọi là regolith, để tạo ra kính ngay tại chỗ.
Sản phẩm này được gọi là “kính Mặt Trăng” (moonglass). Nhóm sử dụng ánh sáng Mặt Trời tập trung để làm chảy regolith, tạo ra loại kính có thể ứng dụng trực tiếp vào sản xuất tấm pin năng lượng Mặt Trời.
Kết hợp với perovskite - khoáng chất có khả năng chuyển đổi ánh sáng Mặt Trời thành điện năng hiệu quả và chi phí thấp, tấm pin năng lượng mới không chỉ nhẹ hơn mà còn bền bỉ hơn trong môi trường không gian.
Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp này là khả năng giảm đáng kể trọng lượng phóng. Theo tính toán, sử dụng kính Mặt Trăng thay cho kính sản xuất trên Trái Đất có thể giảm tới 99,4% trọng lượng cần phóng lên Mặt Trăng, tương đương tiết kiệm tới 99% chi phí vận chuyển.
Con số này đủ sức biến kế hoạch định cư từng tưởng là viển vông trở thành hiện thực trong tương lai gần.
Không chỉ nhẹ và rẻ hơn, kính Mặt Trăng còn có độ bền cao hơn khi đối mặt với điều kiện khắc nghiệt ngoài không gian. Trên Mặt Trăng, không có bầu khí quyển bảo vệ, các tế bào năng lượng truyền thống dễ bị suy giảm sau thời gian dài sử dụng.
Ngược lại, kính làm từ bụi Mặt Trăng có khả năng chống phai màu dưới tác động của bức xạ vũ trụ mạnh, điều mà kính sản xuất trên Trái Đất thường gặp phải. Nhờ giữ được độ trong suốt và màu sắc nguyên vẹn, moonglass giúp duy trì hiệu suất thu nhận ánh sáng ổn định lâu dài. Felix Lang nhấn mạnh: “Tế bào của chúng tôi ổn định hơn nhiều trước bức xạ, trong khi các tế bào khác sẽ dần bị phá hủy.”
Quy trình sản xuất kính Mặt Trăng cũng rất đơn giản, ngay cả trong điều kiện trọng lực thấp. Việc tận dụng ánh sáng Mặt Trời để nung chảy bụi Mặt Trăng không đòi hỏi thiết bị phức tạp hay công nghệ cao.
Thủy tinh thu được từ quá trình này có thể dùng ngay mà không cần tinh chế kỹ, giúp tiết kiệm nguồn lực. Khi kết hợp với lớp perovskite mỏng, nhẹ, rẻ và dễ sản xuất hơn silicon hay gallium arsenide trong pin năng lượng truyền thống, giải pháp này mở ra phương án thực tế và hiệu quả để cung cấp năng lượng cho các trạm nghiên cứu hoặc khu định cư trên Mặt Trăng trong tương lai.
Mặc dù các thử nghiệm hiện tại chỉ diễn ra trong phòng lab với vật liệu mô phỏng regolith thay vì bụi Mặt Trăng thật, các nhà khoa học vẫn rất lạc quan về tiềm năng ứng dụng thực tế của công nghệ này.
Nhóm nghiên cứu cho biết bước kế tiếp sẽ là thử nghiệm quy trình tạo kính Mặt Trăng và pin năng lượng trực tiếp trên Mặt Trăng – nơi có điều kiện địa chất, trọng lực và bức xạ hoàn toàn khác so với Trái Đất.
Trong bối cảnh các cơ quan vũ trụ lớn như NASA, ESA cùng các công ty tư nhân như SpaceX, Blue Origin đẩy nhanh kế hoạch đưa người quay lại và định cư lâu dài trên Mặt Trăng, công nghệ này được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng. Cùng với những sáng kiến như khai thác nước để sản xuất nhiên liệu, sử dụng đất Mặt Trăng làm vật liệu xây dựng hay canh tác trong môi trường khép kín, việc biến bụi Mặt Trăng thành tấm pin năng lượng có thể là mảnh ghép cuối cùng tạo nên hệ sinh thái tự chủ ngoài Trái Đất.
“Chúng ta đã từng nghĩ đến việc dùng bụi Mặt Trăng để xây dựng nhà cửa, sản xuất nhiên liệu, và giờ đây là tạo ra điện,” Lang chia sẻ. “Nếu tất cả những yếu tố này được kết hợp, thì một thành phố năng động trên Mặt Trăng sẽ không còn là khoa học viễn tưởng mà là tương lai đang đến gần.”
Những phát hiện đột phá này được công bố trên tạp chí Device, mở ra chương mới trong hành trình khám phá không gian, khi những hạt bụi tưởng chừng vô giá trị lại trở thành nguồn năng lượng cho nền văn minh mới ngoài Trái Đất.
