NASA và tham vọng đặt lò phản ứng hạt nhân trên Mặt trăng
07/08/25
 |
| Bản vẽ khái niệm của Lockheed Martin về hệ thống năng lượng bề mặt phân hạch trên bề mặt Mặt trăng. Ảnh: Lockheed Martin |
Nguồn năng lượng nguyên tử ngoài Trái đất không còn là khoa học viễn tưởng
Trong suốt hơn 70 năm, lò phản ứng hạt nhân đã cung cấp điện năng cho nhân loại trên Trái đất. Nhưng liệu con người có thể đưa công nghệ này lên Mặt trăng để tạo ra nguồn điện ổn định, liên tục, giúp con người vượt qua những đêm dài lạnh giá kéo dài hai tuần trên bề mặt vệ tinh tự nhiên này?
Theo lời kêu gọi của ông Sean Duffy – hiện là quyền giám đốc NASA kiêm Bộ trưởng Giao thông Mỹ – cơ quan này đang đặt mục tiêu đầy tham vọng: đưa một lò phản ứng hạt nhân công suất 100 kilowatt (tương đương nhu cầu của khoảng 80 hộ gia đình Mỹ) lên Mặt trăng trước năm 2030.
Với các chuyên gia trong ngành, đây không còn là viễn tưởng. Nhưng con đường thực hiện điều đó chắc chắn sẽ không dễ dàng.
Vì sao cần lò phản ứng hạt nhân trên Mặt trăng?
Năng lượng hạt nhân được xem là giải pháp then chốt để giúp con người mở rộng khả năng khám phá và sinh sống trong hệ Mặt trời. Hiện tại, hầu hết tàu vũ trụ không người lái của NASA hoạt động với công suất thấp – chỉ tương đương vài bóng đèn sợi đốt – điều này hạn chế loại thiết bị khoa học có thể mang theo.
Trạm vũ trụ quốc tế ISS sử dụng các tấm pin năng lượng mặt trời để hoạt động, nhưng cách này không khả thi với các căn cứ trên Mặt trăng (do thời gian đêm kéo dài) hoặc trên sao Hỏa (nơi ánh sáng mặt trời yếu hơn). Ngoài ra, lò phản ứng hạt nhân còn có thể phục vụ cho các hệ thống đẩy tiên tiến hơn trong các sứ mệnh liên hành tinh.
Từ trước đến nay, việc sử dụng nguồn năng lượng phóng xạ trong không gian không phải là chuyện lạ. Hai tàu Voyager 1 và 2 (phóng năm 1977) vẫn hoạt động nhờ nguồn nhiệt từ phân rã phóng xạ của plutonium. Tuy nhiên, các nguồn này hoạt động như “pin hạt nhân”, khác với lò phản ứng dùng phản ứng phân hạch – quá trình tạo ra năng lượng gấp hàng chục nghìn lần.
Đây chính là mục tiêu trong chỉ đạo mới của NASA: khai thác nguồn năng lượng mạnh mẽ từ phân hạch hạt nhân.
Lò phản ứng trên Mặt trăng sẽ hoạt động như thế nào?
Để được đưa lên không gian, một lò phản ứng hạt nhân phải đáp ứng những yêu cầu rất khác so với lò trên Trái đất.
Trước hết, lò cần nhỏ gọn, nhẹ và đủ an toàn để đặt bên trong khoang tên lửa. Một yêu cầu quan trọng là lò phản ứng phải được giữ ở trạng thái “tắt” cho đến khi hạ cánh an toàn xuống Mặt trăng.
Trên Mặt trăng không có nước hay không khí. Nhiệt độ dao động cực đoan: ban ngày có thể lên đến 250°F (khoảng 120°C), ban đêm có thể xuống -400°F (-240°C). Điều này khiến việc kiểm soát nhiệt độ của lò trở nên phức tạp. Các thiết kế lò phản ứng hiện nay thường tính đến việc lắp đặt các tấm tản nhiệt cỡ lớn để làm mát.
Theo ông Kevin Au – Phó Chủ tịch phụ trách chương trình thám hiểm Mặt trăng của Lockheed Martin – thách thức lớn nhất là tìm ra vật liệu chịu được nhiệt độ cao để chuyển hóa nhiệt thành điện năng một cách hiệu quả.
Dù vậy, giới chuyên môn vẫn lạc quan. “Đây không phải là khoa học viễn tưởng,” ông Sebastian Corbisiero – Giám đốc chương trình lò phản ứng không gian của Bộ Năng lượng Mỹ – khẳng định. “Chúng ta hoàn toàn có thể làm được điều này.”
Thách thức của thời hạn 2030
Dù vậy, nhiều chuyên gia bên ngoài NASA vẫn cho rằng kế hoạch triển khai lò phản ứng trước năm 2030 là quá tham vọng.
Bà Kathryn Huff – nguyên quan chức năng lượng hạt nhân tại Bộ Năng lượng, hiện là giáo sư tại Đại học Illinois – cho rằng mục tiêu này “thiếu thực tế”, nhất là khi NASA hiện chưa có kế hoạch cụ thể nào cho một căn cứ vĩnh viễn trên Mặt trăng. “Nghe có vẻ ngớ ngẩn khi đặt một lò phản ứng mà không có ai cần dùng đến,” bà nhận xét.
Ngoài việc thiết kế và chế tạo, quá trình xin cấp phép và phê duyệt để phóng một thiết bị hạt nhân sẽ mất vài năm.
Phía NASA phản biện rằng mốc 2030 được đặt ra để tạo sự tập trung và khẩn trương. “Nếu để quá xa, chúng ta sẽ chẳng bao giờ làm được,” một quan chức NASA nói.
Lý do thúc đẩy khác là lo ngại về kế hoạch của Trung Quốc và Nga – cả hai nước đều tuyên bố sẽ xây dựng lò phản ứng cho căn cứ Mặt trăng tại cực nam. Việc hai cường quốc này thiết lập “vùng cấm tiếp cận” quanh các lò phản ứng có thể cản trở hoạt động của Mỹ.
Về chi phí, quan chức NASA cho biết có thể cần đến vài trăm triệu đến hơn một tỷ USD cho toàn bộ chương trình.
Ai sẽ chế tạo lò phản ứng cho NASA?
Năm 2022, NASA phối hợp với Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho trao hợp đồng nghiên cứu thiết kế cho ba nhóm:
- Lockheed Martin – tập đoàn lớn từng chế tạo nhiều tàu vũ trụ cho NASA.
- Westinghouse – tên tuổi lớn trong ngành điện hạt nhân.
- Liên danh Intuitive Machines và X-energy – hai công ty khởi nghiệp.
Mục tiêu là phát triển lò phản ứng 40 kilowatt có trọng lượng dưới 6 tấn. Tuy nhiên, cả ba nhóm đều không đạt yêu cầu này.
“Theo công nghệ hiện tại, điều đó không thể thực hiện được,” ông Vincent Bilardo – Giám đốc chương trình hạt nhân không gian tại Intuitive Machines – cho biết. Ông cho rằng hệ thống ở mức 40 kilowatt thực tế phải nặng khoảng 9–10 tấn.
Nếu tăng lên 100 kilowatt như yêu cầu mới, trọng lượng sẽ càng tăng thêm. Dù phần lõi phản ứng có thể không thay đổi nhiều, nhưng các thành phần như lớp chắn phóng xạ và thiết bị chuyển đổi nhiệt thành điện sẽ lớn hơn đáng kể.
Tuy nhiên, theo chỉ thị của ông Duffy, tàu đổ bộ có thể mang theo lò phản ứng sẽ có tải trọng lên tới 15 tấn.
Hiện chưa có phương tiện nào đạt mức này. Nhưng các phiên bản chở hàng của hai tàu đổ bộ đang phát triển – Starship của SpaceX và Blue Moon của Blue Origin – đều có tiềm năng đáp ứng.
Lockheed Martin và Intuitive Machines đều xác nhận sẽ tham gia đấu thầu hợp đồng. Các công ty khác cũng có thể nộp đề xuất.
“Chúng tôi rất vui khi thấy sáng kiến này được thúc đẩy,” ông Kevin Au của Lockheed Martin nói. “Nó hoàn toàn phù hợp với chiến lược của chúng tôi.”
shared via nytimes,
