Buzz
Chỉ với một thiết bị nhỏ gọn đặt trong phòng thí nghiệm của Thiên Cung, nhân loại đã tiến gần hơn tới việc biến không gian thành nơi sinh sống và khai thác lâu dài.
Trong quá trình mở rộng tầm vóc con người ra ngoài Trái Đất, vấn đề duy trì sự sống và khả năng di chuyển trong không gian luôn là một thách thức lớn. Một sứ mệnh kéo dài hàng tháng hoặc hàng năm cần lượng oxy khổng lồ cùng nguồn nhiên liệu cho các phương tiện vũ trụ.
Việc liên tục vận chuyển những nguồn tài nguyên này từ Trái Đất vừa tốn kém, vừa tạo áp lực lên cơ sở hạ tầng phóng. Do đó, bất kỳ công nghệ nào có thể tạo ra oxy và nhiên liệu ngay trong không gian đều được xem là chìa khóa cho kỷ nguyên khám phá vũ trụ bền vững.
Gần đây, Trung Quốc đã công bố bước tiến đáng chú ý: Trên trạm vũ trụ Thiên Cung, phi hành đoàn Thần Châu 19 đã vận hành thành công hệ thống quang hợp nhân tạo, biến carbon dioxide và nước thành oxy và ethylene. Đây là lần đầu tiên công nghệ này được thử nghiệm thành công ngoài không gian, hứa hẹn khả năng sản xuất oxy và nhiên liệu ngay trên quỹ đạo thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào Trái Đất.
Theo ghi nhận từ chương trình không gian có người lái của Trung Quốc, thiết bị thử nghiệm nhỏ như một ngăn kéo, chứa các chất xúc tác bán dẫn. Khi hoạt động, hệ thống mô phỏng cơ chế quang hợp của thực vật, dùng ánh sáng tách nước và chuyển đổi carbon dioxide thành oxy.
Điều quan trọng hơn, ethylene tạo ra có thể tiếp tục xử lý thành nhiên liệu tên lửa, biến thí nghiệm khoa học thành nền tảng tiềm năng cho các chuyến đi xa hơn trong tương lai.
Điểm nổi bật của công nghệ này là toàn bộ quá trình diễn ra ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển bình thường. Trong môi trường hóa học truyền thống, việc tổng hợp các phân tử hữu ích như ethylene thường đòi hỏi nhiệt độ cao hoặc áp suất lớn.
Do đó, việc thực hiện thành công trên trạm Thiên Cung không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn chứng minh khả năng vận hành ổn định của các dòng khí và chất lỏng trong điều kiện vi trọng lực, vốn là thách thức lớn trong sản xuất ngoài không gian.
Đài CCTV mô tả công nghệ này như một mô phỏng chính xác quá trình quang hợp tự nhiên, nhưng được thiết kế lại bằng các phương pháp vật lý và hóa học để khai thác nguồn carbon dioxide phong phú trong cabin trạm vũ trụ.
Việc kiểm soát quá trình này tốt không chỉ giúp sản xuất oxy mà còn mở ra khả năng tạo ra nhiều hợp chất hữu ích khác. Với điều chỉnh phù hợp của chất xúc tác, hệ thống có thể tạo ra mêtan hoặc axit fomic, những nguyên liệu quan trọng trong chế tạo nhiên liệu hoặc thậm chí các hợp chất đường đơn.
Thành tựu này không xuất hiện riêng lẻ mà nằm trong chiến lược dài hạn của Trung Quốc về phát triển công nghệ hỗ trợ tuổi thọ quỹ đạo. Vào tháng 1/2025, vệ tinh Shijian 25 đã thực hiện thành công thử nghiệm tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo, mở ra khả năng bảo trì và vận hành vệ tinh lâu dài mà không cần đưa về Trái Đất.
Khi kết hợp với khả năng tạo nhiên liệu trực tiếp từ Thiên Cung, một hệ sinh thái không gian tự cung tự cấp đang hình thành. Trong tương lai, trạm vũ trụ có thể trở thành trạm xăng trong không gian, sản xuất và phân phối nhiên liệu cho các vệ tinh hoặc tàu vũ trụ khác.
Trong bối cảnh rộng hơn của ngành hàng không vũ trụ, các quốc gia và tổ chức không gian đều hướng tới mô hình sản xuất tại chỗ. Trên Trạm Vũ trụ Quốc tế, phi hành gia đã sử dụng phương pháp điện phân để tạo oxy, tách nước thành hydro và oxy bằng điện từ các tấm pin mặt trời.
Tuy nhiên, hệ thống hiện tại tiêu tốn đến một phần ba tổng năng lượng dành cho các thiết bị kiểm soát môi trường và duy trì sự sống. Vì vậy, giải pháp quang hợp nhân tạo với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn được kỳ vọng sẽ thay đổi cách con người chuẩn bị cho các sứ mệnh dài ngày, đặc biệt là hành trình tới Mặt Trăng hoặc sao Hỏa.
Xu hướng tự sản xuất trong không gian cũng đang phát triển nhanh chóng. Gần đây, Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã in 3D thành công các bộ phận kim loại ngay trên ISS, cho phép sửa chữa hoặc chế tạo linh kiện mới mà không cần vận chuyển từ Trái Đất. Kết hợp với công nghệ của Thiên Cung, viễn cảnh một hệ sinh thái sản xuất toàn diện trên quỹ đạo không còn quá xa.
Trung Quốc đặt mục tiêu đưa con người lên Mặt Trăng trước năm 2030, và những tiến bộ như quang hợp nhân tạo sẽ đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo nguồn oxy và nhiên liệu kéo dài suốt hành trình. Giải quyết hai yếu tố quan trọng là không khí thở và nhiên liệu đẩy giúp tăng đáng kể tính bền vững cho các sứ mệnh, đồng thời giảm chi phí phóng khi không cần mang theo quá nhiều vật tư.
Sự kiện thử nghiệm thành công trên trạm Thiên Cung vì vậy không chỉ là một thí nghiệm khoa học mà còn là cột mốc chiến lược. Nó đưa Trung Quốc tiến gần hơn tới khả năng xây dựng các cơ sở tự cung tự cấp trong không gian, từ trạm quỹ đạo, căn cứ Mặt Trăng cho đến các sứ mệnh xa hơn trong hệ Mặt Trời. Trong bối cảnh cuộc đua không gian giữa các cường quốc nóng trở lại, mỗi tiến bộ về công nghệ sản xuất tại chỗ đều tạo ra sự khác biệt lớn.
Chỉ với một thiết bị nhỏ gọn đặt trong phòng thí nghiệm của Thiên Cung, nhân loại đã tiến thêm một bước dài trên con đường biến không gian thành nơi có thể sinh sống và khai thác lâu dài.
Oxy, nhiên liệu và các hợp chất hữu ích khác có thể được tạo ra ngay giữa quỹ đạo Trái Đất, mở ra cơ hội cho những chuyến đi xa hơn và bền vững hơn. Trong khoảnh khắc đó, khoảng cách giữa các vì sao như được thu hẹp, đưa giấc mơ chinh phục vũ trụ của nhân loại trở nên gần gũi hơn bao giờ hết.
