Mô hình lập căn cứ để khai thác tài nguyên trên Mặt trăng
Tầm quan trọng
Vậy, Heli-3 có tầm quan trọng như thế nào? Theo các nhà khoa học, tất cả năng lượng hạt nhân hiện tại đều dựa trên quá trình phân rã hạt nhân, trong đó một hạt nhân lớn (như urani chẳng hạn) phân rã thành nhiều hạt nhân nhỏ hơn. Một phản ứng khác là nhiệt hạch, trong đó 2 hạt nhân nhỏ hơn kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân lớn hơn đồng thời giải phóng nguồn năng lượng dồi dào.
Tiềm năng khổng lồ của năng lượng nhiệt hạch là động lực lớn thúc đẩy nghiên cứu để vượt qua những chướng ngại vật này. Một trong những nỗ lực đáng kể nhất gần đây là sự ra đời của một dự án với sự tham gia của Liên minh châu Âu (thông qua Ủy ban năng lượng nguyên tử châu Âu), Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Nga và Mỹ tập trung vào lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế có tên là International Thermonuclear experimental Reactor (ITER).
Đây là dự án nghiên cứu thử nghiệm quốc tế nhằm khai thác tính khả thi về khoa học và kỹ thuật trong sản xuất điện nhiệt hạch. Chương trình với vốn đầu tư 12 tỷ USD được đặt tại Cadarache, Pháp. Tuy nhiên, phản ứng xảy ra trong lò ITER là sự kết hợp hai đồng vị hydro: deuterium và tritium. Tritium có tính phóng xạ, lại là một thành phần của vũ khí hạt nhân nên phải hết sức thận trọng khi sử dụng nó. Thêm một vấn đề nữa là các nơtron có tính linh hoạt cao được sản sinh ra từ phản ứng deuterium - tritium, sẽ đập vào thành lò phản ứng và gây ra thiệt hại về cấu trúc của lò. Đó là lý do tại sao các nhà khoa học muốn sử dụng Heli-3 không phóng xạ, không gây ô nhiễm và gần như không gây hại đến môi trường trong việc tạo ra nguồn năng lượng nhiệt hạch.
Năng lượng nhiệt hạch có thể giúp thế giới không còn phụ thuộc nặng nề vào nhiên liệu hóa thạch - nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính làm trái đất ấm lên, chưa kể giá cả ngày càng cao và căng thẳng kinh tế, địa chính trị xung quanh nguồn nhiên liệu này. Heli-3 cũng giúp con người bỏ qua nguồn điện hạt nhân đang gây lo ngại về nguy cơ phát triển vũ khí hạt nhân và rác thải phóng xạ. Theo Tạp chí Luật Quốc tế Fordham (Mỹ), ước tính nguồn khí Heli-3 trên Mặt trăng đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của con người trong nhiều năm tới. Do đó, dù công nghệ năng lượng nhiệt hạch sử dụng Heli-3 vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, nhưng nhiều nước như Mỹ đang bắt đầu khẳng định vị trí của họ để bảo đảm họ không bị mất phần khai thác nguồn tài nguyên Heli-3 dồi dào trên Mặt trăng.
Khai thác và vận chuyển
Vì Heli-3 có trong gió Mặt trời liên kết rất yếu với regolith (lớp bụi, đất, mảng vụn đá và những vật liệu liên quan khác bao phủ hầu như toàn bộ Mặt trăng) nên việc thu Heli-3 bằng công nghệ hiện nay là khá dễ dàng. Theo dự báo của các chuyên gia, trong tương lai Trạm Không gian Quốc tế (ISS) sẽ chuyển thành Trạm Mặt trăng Quốc tế (International Moon Station). Theo kế hoạch được đề xuất, khi một căn cứ đã được thiết lập trên Mặt trăng, các robot khai thác Mặt trăng tương thích với thiết bị thu nhiệt Mặt trời sẽ thu và xử lý lớp regolith trên Mặt trăng để đưa Heli-3 về dạng gas rồi đưa Heli-3 và các phụ phẩm khác về căn cứ trên Mặt trăng.
Heli-3 dạng khí sau đó sẽ được hóa lỏng rồi đưa về Trái đất, dĩ nhiên phải sử dụng tàu con thoi có sức chở lớn. Cho tới nay, chỉ có Mỹ là quốc gia duy nhất sản xuất và vận hành thành công hàng loạt phi thuyền không gian. Hiện mọi nỗ lực của NASA cũng như các tập đoàn tư nhân khác dưới sự khuyến khích của chính phủ đang lao vào nghiên cứu, thiết kế, thử nghiệm các thế hệ phi thuyền mới với mục đích du lịch vũ trụ. Còn Nga cũng đang chạy đua nghiên cứu thiết bị vận chuyển mới. Điều quan trọng là, quá trình thu thập và xử lý Heli-3 không chỉ thu hoạch được Heli-3 mà còn thu được lượng hydro, oxy, nitơ, CO2 và nước đáng kể để giúp ích cho quá trình bảo trì căn cứ trên Mặt trăng hay để thực hiện các hoạt động không gian khác như khám phá sao Hỏa và các hành tinh khác.
40 tấn Heli-3 hóa lỏng mang từ Mặt trăng chỉ chiếm thể tích của 2 tàu con thoi Mỹ hiện nay, nhưng có thể đủ cho các lò phản ứng nhiệt hạch chạy bằng Heli-3 hoạt động để đáp ứng toàn bộ nhu cầu sử dụng điện của nước Mỹ - tương đương ¼ tổng nhu cầu sử dụng điện của thế giới, trong suốt 1 năm. Dù trình độ công nghệ và khả năng kinh tế để đưa điện nhiệt hạch dùng Heli-3 hiện nay vẫn chưa hoàn thiện, nhưng theo các nhà khoa học cũng chỉ mất vài thập kỷ nữa thì các cường quốc sẽ có trong tay công nghệ này.
