Năng lượng được tạo ra từ dầu, khí đốt và than đá, sớm muộn cũng sẽ cạn kiệt. Một trong những giải pháp cứu loài người có đủ nguồn năng lượng để duy trì sự tồn tại, phát triển là sử dụng lò phản ứng tổng hợp hạt nhân. Không giống như lò phản ứng hạt nhân thông thường, lò phản ứng tổng hợp hạt nhân rất an toàn, kết nối các nguyên tử và tạo ra những nguồn năng lượng vô cùng lớn. Nguồn nhiên liệu cho các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân là Heli-3 - một nguyên tố hóa học có rất nhiều trên Mặt Trăng.
Cách đây đúng 80 năm (năm 1939), các nhà khoa học Luis Alvarez và Robert Cornog phát hiện sự tồn tại của Heli-3. Tiếp đó, vào năm 1986, Gerald Kulcinski là người đầu tiên đề xuất thám hiểm, khai thác lớp đất bề mặt Mặt Trăng và sử dụng Heli-3 trong phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Heli-3 là một trong những đồng vị của Heli (hay Hêli), một nguyên tố trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Medeleev có ký hiệu là He và số hiệu nguyên tử là 2, nguyên tử khối bằng 4. Tên của nguyên tố này bắt nguồn từ Helios, tên của thần Mặt Trời trong thần thoại Hy Lạp, do nguồn gốc nguyên tố này được tìm thấy trong quang phổ trên Mặt Trời.
Mô hình căn cứ trên Mặt Trăng của NASA. Ảnh: Internet
Heli-3 có khối lượng nguyên tử là 3, hạt nhân của nó gồm hai proton và một neutron. Heli-3 là sản phẩm phụ của các phản ứng xảy ra trong Mặt Trời và có nhiều trong gió Mặt Trời, tuy nhiên phần lớn chúng lại bị từ trường của Trái Đất đẩy ra. Do vậy, trong khí quyển Trái Đất, nồng độ Heli-3 rất thấp. Ước tính tổng lượng Heli-3 có trên Trái Đất chỉ vào khoảng 15 tấn. Trong khi đó, hàng tỷ năm qua, Mặt Trăng luôn được tiếp xúc với gió Mặt Trời và do Mặt Trăng không có khí quyển, nên đã dần dần tích lũy được Heli-3 trên bề mặt. Một tấn đất bề mặt Mặt Trăng chứa khoảng 0,01g Heli-3 (khoảng 1%), cao hơn đáng kể so với lượng Heli-3 có trong bầu khí quyển Trái Đất. Theo ước tính, lượng Heli-3 có trong đất bề mặt của Mặt Trăng từ 1-5 triệu tấn. Đây là “của hiếm” và cực kỳ đắt đỏ trên Trái Đất. Theo đánh giá của Bộ Năng lượng Mỹ, năm 2010, 1g Heli-3 có giá lên đến 15.000 USD, đắt gấp 300 lần so với giá vàng hoặc bạch kim cùng trọng lượng.
Về lý thuyết, với phản ứng tổng hợp hạt nhân nhiệt, khi 1 tấn Heli-3 phản ứng với 0,67 tấn Dơteri/Deuteri (ký hiệu là D, một đồng vị nặng và bền của Hyđrô), tạo ra một năng lượng tương đương khi đốt cháy 15 triệu tấn dầu. Nếu công nghệ tổng hợp hạt nhân được áp dụng để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu thì cần đến 100 tấn Heli-3 mỗi năm. Theo các chuyên gia, đồng vị Heli này (tức Heli-3) có thể cung cấp năng lượng hạt nhân an toàn hơn trong lò phản ứng nhiệt hạch, vì nó không phóng xạ và sẽ không tạo ra các sản phẩm thải nguy hiểm. Như vậy, nguồn Heli-3 trên Mặt Trăng sẽ cung cấp đủ năng lượng cho loài người trên Trái Đất trong khoảng hơn 10.000 năm.
Do nguồn Heli-3 ở Trái Đất rất ít và chúng lại có nhiều trên Mặt Trăng, đặt ra vấn đề khai thác Heli-3 từ đất bề mặt Mặt Trăng để sử dụng như một nguồn năng lượng tiềm năng trong tương lai, có thể ngăn chặn được khủng hoảng năng lượng trên Trái Đất. Do tỷ lệ Heli-3 có trên bề mặt Mặt Trăng chỉ là 1%, nên để có được một tấn Heli-3, phải xử lý ít nhất 100 triệu tấn đất Mặt Trăng. Hiện, nhiều quốc gia đang nghiên cứu khai thác Heli-3 trên Mặt Trăng.
Tàu thăm dò Chang’e 4 (Hằng Nga - 4) của Trung Quốc đổ bộ xuống Mặt Trăng. Ảnh: Internet
Cách đây hơn 50 năm, trong sứ mệnh của phi thuyền “Apollo-11”, Mỹ đã đưa người đổ bộ xuống Mặt Trăng. Hiện, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã có dự án nhằm xử lý đất bề mặt Mặt Trăng để thu Heli-3. NASA cam kết thực hiện kế hoạch xây dựng căn cứ trên Mặt Trăng vào những năm sau 2020. Ngoài ra, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cũng lập kế hoạch xây dựng ngôi làng trên Mặt Trăng. Ấn Độ cũng dự tính thăm dò Mặt Trăng. Theo kế hoạch, nước này sẽ sớm phóng tàu thăm dò Chandrayaan-2 đến cực Nam của Mặt Trăng.
Nga đã có kế hoạch tạo ra một căn cứ vĩnh cửu trên Mặt Trăng, xây dựng kế hoạch sản xuất Heli-3 và vận chuyển chúng về Trái Đất. Người đứng đầu Cơ quan Vũ trụ Liên bang Nga (Roscosmos) - Dmitry Rogozin còn khẳng định khả năng sử dụng Heli-3 làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa.
Trung Quốc cũng dự định khai thác Heli-3 trên Mặt Trăng làm nguồn năng lượng cho tương lai. Ngày 24/10/2007, tàu thăm dò Chang’e-1 (Hằng Nga-1) của Trung Quốc đạt đến quỹ đạo gần Mặt Trăng, đã chụp được nhiều hình ảnh chi tiết và thu thập được những thông tin sơ bộ về bề mặt Mặt Trăng, gửi về Trái Đất để nghiên cứu. Mới đây nhất, vào ngày 3/1/2019, tàu thăm dò Chang'e-4 (Hằng Nga-4) của Trung Quốc đã đổ bộ thành công xuống vùng tối của Mặt Trăng. Sứ mệnh tiên phong của tàu này là thu thập các mẫu vật và xác định sự tồn tại của các khoáng chất quý hiếm tại đây, với hy vọng sẽ tìm thấy vàng, bạc, bạch kim, iridium (kim loại có khả năng chống ăn mòn nhất) và đặc biệt là Heli-3. Trong vài năm tới, Trung Quốc sẽ tiếp tục phóng các tàu thăm dò lên Mặt Trăng, tìm kiếm đồng vị Heli-3 có giá trị. Bước tiếp theo, nước này dự định xây dựng căn cứ cố định trên Mặt Trăng để khai thác Heli-3 và đưa người lên đó định cư lâu dài.
ANH THƯ
(Lược dịch từ tư liệu nước ngoài)