Con đường chinh phục không gian phải đi qua mặt trăng

Một số dự án thành lập trạm trung chuyển trên mặt trăng đã được loan báo. Lập luận của giới khoa học không kém phần thuyết phục về nhu cầu chiến lược, nhiên liệu, tài nguyên và thám hiểm vũ trụ.

Từ mặt trăng, con người có thể quan sát các thiên thể xa xôi một cách dể dàng hơn, có thể sử dụng nhiên liệu dồi dào tại chổ mà trái đất không có nhiều như hélium 3 để có thể đi lên sao Hỏa, bước thứ hai trên đường chinh phục không gian, một ước mơ của nhân loại từ ngàn xưa mà nay hàm chứa nhiều tham vọng tranh giành ảnh hưởng giửa một số đại cường.

Trên thực tế, ngoại trừ một số kế hoạch « đơn lẻ » như phát hiện nước ở mặt trăng, chưa có một chương trình đại quy mô nào cho thấy người địa cầu sắp trở lại cung trăng cũng như không có một ngân sách quan trọng nào được tháo khoán. Tuy Hoa Kỳ chấp nhận tốn kém hàng ngàn tỷ đôla cho chiến trường Irak và Afghanistan, năm nay chính phủ Obama chỉ cho cơ quan NASA một ngân sách không tới 20 tỷ đôla . Hậu quả là chương trình « constellation » của người tiền nhiệm dự trù đưa trở lại mặt trăng vào năm 2020 các phi thuyền có phi hành đoàn, bước đầu thám hiểm sao Hỏa, bị hủy bỏ.

Con đường chinh phục không gian ngoài những khó khăn kỹ thuật đang bị cản trở vì giới lãnh đạo thiếu quyết tâm chính trị. Trong một tạp chí nhân ngày UNESCO kỷ niệm 400 năm lịch sử thám hiểm không gian của nhân loại, quý thính giả có dịp theo dõi bài tường thuật của Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Quang Riệu, giám đốc nghiên cứu CNRS của Pháp.

Hôm nay, RFI Việt ngữ mời giáo sư Nguyễn Quang Riệu phân tích về các nguyên nhân sâu xa buộc nhân loại, vì nhu cầu khám phá vũ trụ, phải trở lại hành tinh của trái đất mà cách nay 40 năm con người đã đặt bước chân đầu tiên qua chương trình Appolo.

RFI: Vì những nguyên nhân nào, những lý do sâu xa nào, khoa học kinh tế năng lượng mà con người phải trở lại cung trăng?

GS Nguyễn Quang Riệu: Đối với các quốc gia có kỹ thuật tiên tiến phóng tên lửa thì cung trăng là một mục tiêu vừa chiến lược, vừa kinh tế và khoa học. Chinh phục được không gian nói chung là để chiếm một vị trí có một tầm nhìn tổng quát từ trên cao về phía trái đất, nhằm đề phòng những hành động bất trắc của đối phương.

Không gian là nơi để phóng vệ tinh phục vụ những hệ thống viễn thông như Internet, hệ định vị GPS, điện thoại di động và truyền hình để bất cứ ở nơi hẻo lánh nào trên thế giới cũng sử dụng được. Việt Nam cũng đã phóng vệ tinh để phát triển phương tiện liên lạc viễn thông. Về mặt khoa học, mặt trăng là vệ tinh của trái đất, cả hai thiên thể đã có một quá trình tiến hóa liên quan tới nhau.

Mặt trăng có thể là một mảnh vỡ cuả trái đất do một vụ va chạm với một thiên thạch từ thời xa xưa. Với kỹ thuật đẩy tên lửa hiện nay, cuộc hành trình lên mặt trăng chỉ mất có khoảng 3 ngày, cho nên sự thám hiểm mặt trăng là rất khả thi đối với các quốc gia có kỹ thuật cao.

Tuy nhiên, cuộc hành trình đổ bộ người lên mặt trăng là một trở ngại lớn vì tốn rất nhiều kinh phí. Mặt trăng còn là một môi trường phong phú về mặt nguyên liệu. Nhân loại có triển vọng khai thác nguyên liệu trên mặt trăng phòng khi nguyên liệu trên trái đất bị cạn kiệt.

Nước là một yếu tố cần thiết cho sự sống. Tháng 10 năm 2009 vừa qua, Cơ quan Không gian Vũ trụ NASA cuả Mỹ đã phóng tên lửa để đâm trực diện vào một thung lũng trên mặt trăng và bới vật chất ở bên dưới bề mặt mặt trăng. Trong đám vật chất bắn tung ra ngoài, các nhà khoa học phát hiện là có nước. Nước trên mặt trăng không những là cần thiết để nuôi dưỡng sự sống mà còn được dùng để chế ra hydro và oxy làm nhiên liệu cho những con tàu vũ trụ thám hiểm các hành tinh lân cận.

Mặt trăng có thể là một vị trí tiền đồn để đặt bệ phóng vệ tinh thám hiểm những hành tinh trong hệ mặt trời và để đặt những kính thiên văn quan sát những thiên thể xa xôi trong vũ trụ. Bởi vì mặt trăng không có khí quyển nên không hấp thụ những bức xạ đến từ vũ trụ. Hơn nữa, mặt trăng tự quay và đồng thời quay xung quanh trái đất, nhưng vì có lực hấp dẫn cuả trái đất hoạt động như một cái phanh làm cho mặt trăng phải quay đồng bộ với trái đất. Cho nên, chỉ có một bán cầu cuả mặt trăng là luôn luôn hướng về phía trái đất. Còn bán cầu kia thì bị che khuất không bao giờ nhìn thấy từ trái đất.

Các nhà thiên văn có ý định đặt những chiếc kính thiên văn vô tuyến ở bán cầu bị che khuất của mặt trăng để kính thiên văn hướng thẳng vào vũ trụ mà không bị ảnh hưởng bởi những tín hiệu vô tuyến nhân tạo phát ra từ phía trái đất. Không gian vũ trụ còn là nơi để thực hiện những thí nghiệm trong một môi trường không có trọng lực.

Phóng tàu lên không gian cũng trở thành một dịch vụ thương mại, bởi vì thị trường sử dụng vệ tinh dân sự đang thịnh hành trên thế giới. Trong tương lai, mặt trăng cũng có thể là một điểm du lịch lý thú cho những nhà tỷ phú khao khát những cảm giác kỳ lạ.

RFI: Tại sao lại cần lên mặt trăng để khai thác helium 3 ?

GS Nguyễn Quang Riệu: Helium thường tồn tại dưới dạng helium 4 và được tạo ra từ vụ nổ Big Bang khai sinh ra vũ trụ. Helium 3 là nguyên tử đồng vị cuả helium 4, tức là có điện tích bằng helium 4, nhưng nhẹ hơn helium 4. Helium 3 có thể được dùng làm nhiên liệu để sản xuất ra rất nhiều năng lượng. Trong vũ trụ, helium 3 rất hiếm so với helium 4. Mặt trời thổi một luồng gió, gọi là gió mặt trời cuốn theo helium 3 thiên nhiên vào môi trường trong hệ mặt trời. Mặt trăng không có khí quyển nên bề mặt mặt trăng là nơi tập trung helium 3. Bán cầu bị che khuất của mặt trăng hướng về phía vũ trụ là nơi chứa tương đối nhiều helium 3, bởi vì bán cầu này không bị trái đất làm bình phong chắn gió mặt trời.

Những lò nguyên tử hiện có sử dụng phương pháp phân hạch, nghĩa là dùng những hạt neutron để phá vỡ hạt nhân cuả những nguyên tử nặng như uranium hay plutonium nhằm tạo ra năng lượng nguyên tử. Khuyết điểm của cơ chế phát ra năng lượng phân hạch là thải ra những chất phóng xạ độc hại có khả năng tồn tại rất lâu, ít nhất là hàng chục năm. Helium 3 không phải là chất phóng xạ, nhưng có khả năng tổng hợp với nhau để giải phóng nhiều năng lượng hơn cả những phản ứng phân rã uranium. Sự tổng hợp hạt nhân helium 3 còn có ưu điểm là không để lại chất thải phóng xạ, nên thân thiện với môi trường.

Vấn đề tích trữ và hủy chất thải phóng xạ cuả những nhà máy điện nguyên tử hiện nay là một mối lo đối với các nhà khoa học. Tài nguyên trên trái đất không phải là vô hạn, nên nếu nhân loại thực hiện được những phản ứng tổng hợp hạt nhân, thì trong tương lai họ sẽ giải quyết được nạn khủng hoảng nhiên liệu. Tuy nhiên, xây lò tổng hợp hạt nhân để sản xuất năng lượng trên quy mô lớn vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật.

Các nhà khoa học phải xây những cái lò chịu đựng được nhiệt độ cao hàng trăm triệu độ, một điều kiện cần thiết cho các hạt nhân helium tổng hợp với nhau. Thực hiện được mức nhiệt độ cao đến thế cũng không phải là công việc dễ dàng. Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới chỉ mới có một đề án xây một lò tổng hợp hạt nhân thí nghiệm có tên là ITER, sử dụng nhiên liệu deuterium và tritium, hai nguyên tử đồng vị cuả hydro. Dù nhân loại có khai thác được helium 3 trên cung trăng đi nữa, thì hiện nay vẫn chưa sử dụng được nó để sản xuất năng lượng. Khai thác tài nguyên trên mặt trăng để phục vụ ngành công nghiệp trên trái đất hãy còn là một triển vọng xa vời.

RFI: Vì sao cần một "trạm không gian, một căn cứ trung chuyể̉n" để lên Sao Hỏa? Thế thì tại sao có nhu cầu lên Sao Hỏa?

GS Nguyễn Quang Riệu: “Sao Hỏa” là một trong những hành tinh gần trái đất nhất. Ngay từ thế kỷ 19, các nhà thiên văn đã quan sát thấy là trên hành tinh Hỏa dường như có những cái hào và đoán là có người trên hành tinh Hỏa đào để dẫn nước. Kỳ thực đây là những khe thiên nhiên xưa kia có thể có nước đã từng chảy, nhưng nay đã khô cạn. Về mặt kỹ thuật, nếu quốc gia nào có khả năng phóng một con tàu chở người lên mặt trăng thì cũng có thể phóng một con tàu chở người lên hành tinh Hỏa.

Tuy nhiên, cuộc hành trình khứ hồi tới hành tinh Hỏa cũng phải mất khoảng 14 tháng và tốn ít nhất hàng chục tới hàng trăm tỷ dollar. Thời gian một con tàu phóng từ trái đất để lên tới mặt trăng chỉ là khoảng 3 ngày. Cuộc hành trình đến hành tinh Hỏa như thế là khá dài so với cuộc hành trình tới mặt trăng. Mặt trăng có thể được dùng làm một trạm trung chuyển thiết bị để thám hiểm các hành tinh trong hệ mặt trời, đặc biệt là hành tinh Hỏa.

Tạo được điều kiện sinh sống dài hạn trên mặt trăng cho các phi hành gia cũng là đặt tiền đề cho những bước tiếp theo trong cuộc chinh phục hệ mặt trời. Tuy nhiên thiết lập một trạm trung chuyển thiết bị trên cung trăng là một công việc rất phức tạp. Cơ quan NASA đã từng có một chương trình phóng phi hành gia lên mặt trăng vào năm 2020 và dùng mặt trăng làm căn cứ để đổ bộ lên hành tinh Hỏa vào năm 2037. Dự án này đã bị hoãn lại vì vấn đề kinh phí.

Mặc dù gặp những khó khăn kỹ thuật và tài chính, tại sao nhân loại vẫn cứ muốn thám hiểm hành tinh Hỏa ? Hành tinh này sinh ra cùng thời với trái đất và nằm ở ngoài rià của vùng có thể ở được trong hệ mặt trời. Có nghĩa là nhiệt độ và áp suất trên hành tinh Hỏa tương đối thấp, nhưng không quá ngột ngạt và nóng như thiêu như trên hành tinh Kim. Quan sát hành tinh Hỏa giúp các nhà khoa học hiểu thêm quá trình tiến hoá cuả trái đất.

Nước không tồn tại trên bề mặt hành tinh Hỏa và đã bốc thành hơi, bởi vì áp suất trên hành tinh Hỏa chỉ thấp bằng 1/40 áp suất trên trái đất. Tuy nhiên, ở vùng cực cuả hành tinh vẫn có một lớp nước đóng thành băng che phủ. Nước đóng băng cũng có thể tồn tại ở bên dưới bề mặt hành tinh. Sự hiện diện cuả nước trên hành tinh là một yếu tố để sự sống có thể nảy sinh, dù chỉ là dưới dạng vi sinh vật. Từ nửa thế kỷ nay, đã có nhiều trạm tự động được phóng và bay lượn xung quanh hành tinh Hỏa để quan sát.

Một cuộc hành trình tới hành tinh Hỏa có thể làm tổn thương đến sức khỏe cuả các phi hành gia, do tác động cuả những tia vũ trụ độc hại đối với cơ thể trong một thời gian khá lâu. Muốn thám hiểm hành tinh Hỏa thì cần phải có kỹ thuật đẩy tàu tiên tiến hơn để rút ngắn cuộc hành trình. Trong khi chờ đợi, phóng những trạm tự động không có người lên hành tinh Hỏa là phương tiện tiết kiệm và hợp lý nhất.

RFI: Trung Quốc thực sự có chương trình và đủ sức từ phương tiệ̣n đế́n nhân lực để lên mặt trăng không?

GS Nguyễn Quang Riệu: Tuy hãy còn là một nước chưa phát triển toàn diện về mặt khoa học so với nước Mỹ, nước Nga và các nước châu Âu, nhưng Trung Quốc đã chiếm được vị thế là một trong 3 cường quốc trên thế giới có đủ khả năng phóng tàu vũ trụ có người lái. Phóng thành công tàu vũ trụ có phi hành đoàn tức là tỏ ra khắc phục được những khó khăn kỹ thuật để đạt được độ an toàn cao.

Tuy nhiên, kỹ thuật phóng tàu vũ trụ của Trung Quốc hãy còn non trẻ so với những nước đã có kinh nghiệm phóng tàu trước đây. Hiện nay Trung Quốc còn đang ở trong giai đoạn thử nghiệm, đặc biệt là đối với sự hoạt động của tàu và những phản ứng của cơ thể các phi hành gia sống trong không gian xa Trái đất. Nhưng Trung Quốc đang có những bước tiến khá nhanh trong quá trình phóng tàu vũ trụ. Trung Quốc có tham vọng củng cố riêng cho mình một vị trí trong lĩnh vực chinh phục vũ trụ.

Các chuyên gia Trung Quốc có dự kiến phóng tàu vũ trụ có phi hành gia để lắp ráp một trạm không gian và để đặt chân lên Mặt trăng trong tương lai, nhằm khai thác tài nguyên trên đó. Nhật Bản và Ấn Độ cũng có khả năng kỹ thuật để phóng tàu lên không gian và cũng là những quốc gia đang có tham vọng chinh phục vũ trụ.

RFI:Tương lai của trạm không gian quốc tế ISS sẽ ra sao?

GS Nguyễn Quang Riệu: Trạm không gian quốc tế ISS bắt đầu được xây từ hơn một chục năm nay, chủ yếu là với sự cộng tác cuả Mỹ, Nga, Cộng đồng Châu Âu và Nhật Bản. Đề án xây thêm khoang, gọi là ”môdun”, đã bị đình chỉ vì quá tốn kém. Công trình xây dựng trạm ISS đến đây dường như là chấm dứt. Trạm ISS hiện nay là một vật thể phóng lên không gian lớn nhất và đắt tiền nhất. Mục tiêu cuả trạm ISS là thực hiện những cuộc thí nghiệm trong một môi trường không có trọng lực và được dùng làm một trạm tiền đồn quan sát vũ trụ và chuẩn bị những chuyến bay thám hiểm các hành tinh.

RFI: Tây phương nói chung Mỹ, châu Âu, Nga, Nhật...sẽ  phải hợp tác với nhau như thế nào?

GS Nguyễn Quang Riệu: Chương trình chinh phục không gian bằng vệ tinh cần nhiều kinh phí. Do đó, Mỹ đã phải bỏ dự án xây tàu con thoi thế hệ hai và tên lửa đủ mạnh để phóng tàu có phi hành gia lên mặt trăng và lên hành tinh Hỏa vào thập niên 2020. Trong nhiều năm, hai cường quốc Nga và Mỹ đã độc quyền trong sự chinh phục không gian.

Trong thời kỳ suy thoái kinh tế toàn cầu hiện nay, sự chinh phục không gian vũ trụ có mục đích hoà bình và khoa học cần phải có sự cộng tác cuả toàn thể các quốc gia trên thế giới có khả năng kỹ thuật phóng tàu. Những nước như Trung Quốc và Ấn độ đang trên đà phát triển kinh tế và khoa học có thể là những thành viên đắc lực.

Theo VietSciences