Bất kỳ quốc gia nào cũng “thèm muốn”

Không phải ngẫu nhiên mà Mỹ, Liên Xô trước đây và Nga ngày nay cũng như Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Arab Saudi,... đặc biệt quan tâm đến chinh phục và khai phá Mặt trăng. Về lợi ích kinh tế, theo Viện sĩ Erik Mikhailovich Galimov - Giám đốc Viện Hóa học địa lý và Hóa học phân tích thuộc Viện Hàn lâm khoa học Nga, trong những năm gần đây, giới khoa học và kinh doanh trên khắp thế giới ngày càng quan tâm nhiều đến tương lai phát triển nền văn minh Trái đất nhờ sử dụng tài nguyên năng lượng khai thác từ Mặt trăng. 

Đây không còn là chủ đề khoa học - công nghệ thuần túy, mà còn là một trong những lĩnh vực sẽ thay đổi căn bản cách sống của loài người trên Trái đất và hàm chứa những quan niệm thế giới quan vô cùng sâu sắc. Trước hết, Mặt trăng tiềm ẩn lợi ích kinh tế và quân sự siêu đẳng mà bất kỳ quốc gia nào cùng “thèm muốn”.

Tại Hội nghị lần thứ 3 về nghiên cứu và khai thác Mặt trăng được tổ chức tại Moscow (Nga) năm 1998, các nhà khoa học Mỹ trình bày bản báo cáo với nhận định: với mức độ tiêu thụ dầu mỏ và khí đốt đang gia tăng với tốc độ chóng mặt như hiện nay, nguồn tài nguyên này trên Trái đất sẽ bị cạn kiệt vào cuối thế kỷ XXI. Thậm chí, một số chuyên gia còn đưa ra dự báo, dầu mỏ và khí đốt sẽ cạn kiệt vào năm 2050. 

Đến khi đó, dân số thế giới sẽ vào khoảng 10 tỷ người. Nếu mức độ tiêu thụ năng lượng tính theo đầu người ở các nước đang phát triển như Trung Quốc và Ấn Độ ngang bằng với mức độ tiêu thụ năng lượng ở Mỹ, châu Âu hay Nhật Bản, mức độ tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới sẽ tăng lên 5 - 8 lần. Một câu hỏi tự nhiên được đặt ra ở đây là có phương cách nào có thể thay thế dầu mỏ và khí đốt trong cán cân năng lượng của thế giới từ giữa thế kỷ XXI?

Theo tính toán của các chuyên gia, hiện nay đã có nhiều nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ và khí đốt như năng lượng từ gió, từ Mặt trời hay thủy điện, nhưng tất cả các nguồn năng lượng thay thế đó không có khả năng hoàn toàn thay thế dầu mỏ và khí đốt. Trong tương lai, dù các nguồn năng lượng thay thế có lớn đến mức độ nào đi nữa, việc giải quyết căn bản vấn đề năng lượng của nhân loại chỉ có thể thực hiện được bằng cách sử dụng năng lượng hạt nhân. 

Tuy nhiên, sự phát triển năng lượng hạt nhân hiện nay bị hạn chế bởi khối lượng chất thải phóng xạ quá lớn và ẩn chứa nhiều rủi ro mà thảm hoạ tại Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl của Liên Xô năm 1986 hay tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản năm 2011 là minh chứng rõ ràng nhất. Sự phát triển hàng loạt nhà máy điện nguyên tử như hiện nay tiềm ẩn những hậu quả chưa thể lường trước được đối với môi trường sinh thái, do năng lượng nguyên tử chỉ được tạo ra nhờ phản ứng phân rã hạt nhân urani.

Trong khi đó, năng lượng tổng hợp nhiệt hạch lớn gấp nhiều lần so với năng lượng phân rã nguyên tử chỉ mới được biết đến dưới dạng bom nhiệt hạch, hoặc bom khinh khí. Để thu được năng lượng tổng hợp nhiệt hạch an toàn tuyệt đối trong phản ứng tổng hợp có điều khiển, các nhà khoa học đã nỗ lực nghiên cứu trong hơn nửa thế kỷ qua và chỉ mới đạt được kết quả bước đầu trong phạm vi phòng thí nghiệm và còn lâu mới có thể phát triển thành quy mô công nghiệp. Công nghệ khai thác năng lượng từ phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có điều khiển có nhiều ưu điểm vượt trội. 

Một là, không có tác động biến đổi các vật liệu xung quanh trở thành chất phóng xạ. Do đó, các vật liệu kết cấu lò phản ứng có độ bền trong thời gian dài hơn rất nhiều so với vật liệu dùng trong các lò phản ứng của các nhà máy điện nguyên tử truyền thống sử dụng phản ứng phân rã urani. Hai là, có thể biến đổi trực tiếp năng lượng tổng hợp nhiệt hạch thành năng lượng điện. Ba là, gần như tuyệt đối an toàn ngay cả trong trường hợp lò phản ứng bị tác động của các tai nạn thiên nhiên như động đất hoặc hành động khủng bố.

Nguyên liệu lý tưởng để sử dụng trong phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có điều khiển là đồng vị Helium-3 (viết tắt là 3He) của nguyên tố Helium, chứa 1 proton và 2 neutron trong hạt nhân nguyên tử. Tuy nhiên, công nghệ sử dụng 3He trong các lò phản ứng tổng hợp nhiệt hạch siêu sạch để tạo ra điện năng gặp phải trở ngại gần như không thể vượt qua là hàm lượng 3He trên Trái đất vô cùng nhỏ, không đủ để sử dụng trên quy mô công nghiệp. Để vượt qua trở ngại này, giải pháp duy nhất là khai thác 3He trên Mặt trăng. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Nga và Mỹ, trên Mặt trăng ẩn chứa một loại đồng vị vô cùng quý hiếm của nguyên tố Helium là 3He. Khả năng khai thác 3He từ Mặt trăng đã được giới khoa học Liên Xô và Mỹ đề cập đến từ cuối những năm 80 của thế kỷ XX. Với những ưu điểm vượt trội của phản ứng tổng hợp nhiệt hạch sử dụng 3He, nguyên liệu 3He trở thành tài nguyên năng lượng chiến lược số 1 trong thế kỷ XXI.

Khoáng sản dồi dào và vũ khí hạt nhân siêu sạch

Một câu hỏi tự nhiên ở đây là, do đâu 3He tồn tại với khối lượng lớn trên Mặt trăng? Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ và Nga, môi trường khí quyển trên Mặt trăng khác xa khí quyền bao quanh Trái đất, trước hết là không có tác dụng ngăn cản dòng bức xạ từ Mặt trời. Do đó, bề mặt Mặt trăng sau hàng tỷ năm tồn tại luôn bị bắn phá bởi “gió Mặt trời” bao gồm dòng bức xạ cỡ nguyên tử như hydro, carbon, nitơ... 

Trải qua hàng tỷ năm, dưới tác động của dòng bức xạ từ Mặt trời, trên bề mặt Mặt trăng hình thành một khối lượng vật chất khá lớn, trong đó có nguyên tố Helium (He) hoà lẫn trong khoáng chất bao gồm các nguyên tố Titan (Ti) tồn tại dưới dạng hợp chất FeTiO3. Trên bề mặt Mặt trăng có rất nhiều loại khoáng sản này. Trong 1 tấn khoáng chất FeTiO3 chứa trung bình khoảng 10mg 3He. Để khai thác 1 tấn 3He phải tinh luyện tới 100 triệu tấn khoáng chất FeTiO3 trên Mặt trăng, nghĩa là phải đào bới một diện tích bề mặt Mặt trăng rộng khoảng 20km², sâu 2m.

Theo tính toán của các nhà khoa học Mỹ và Nga, sử dụng 1 tấn 3He làm nguyên liệu tổng hợp nhiệt hạch có thể tạo ra nguồn năng lượng 10GW (1GW bằng 1 triệu KW). Để bảo đảm cho nhu cầu năng lượng hiện nay của thế giới trong 1 năm, chỉ cần sử dụng khoảng 200 tấn 3He. Để đáp ứng nhu cầu năng lược của toàn thế giới trong 1 năm vào nửa cuối thế kỷ XXI, chỉ cần sử dụng khoảng 800 - 1.000 tấn 3He. Trong khi đó, nguồn dự trữ 3He trên Mặt trăng ước tính vào khoảng 1 triệu tấn, có thể đủ cho loài người sử dụng trong 1.000 năm! Cũng theo tính toán của các nhà khoa học,

1 tấn 3He có thể thay thế 200 triệu tấn dầu mỏ. Với giá dầu khoảng 150 USD/thùng thì giá của 200 triệu tấn dầu mỏ vào khoảng 30 tỷ USD. Hiện tại, chi phí để chuyên chở 1kg trọng lượng trên quãng đường Trái đất - Mặt trăng - Trái đất vào khoảng 20 - 40 ngàn USD. Để chuyên chở 1 tấn 3He, cần phải chuyển 2 - 5 tấn vật liệu đi kèm dưới dạng các container. Như vậy, để chuyển 1 tấn 3He từ Mặt trăng về Trái đất sẽ cần tới 100 triệu USD. Thoạt nhìn có thể thấy đây là con số quá lớn, nhưng nó chỉ chiếm 1% giá năng lượng mà 1 tấn 3He có thể tạo ra trên Trái đất.

Theo tính toán của phi công vũ trụ Mỹ Harrison Shmitt - người từng đặt chân lên Mặt trăng trong tàu thám hiểm của Mỹ Apollo-17 - việc khai thác 3He trên Mặt trăng và đưa về Trái đất sử dụng sẽ rất có lợi về mặt kinh tế. Cũng theo đánh giá của Harrison Shmitt, chi phí để nghiên cứu và phát triển công nghệ này ước tính vào khoảng 15 tỷ USD và sẽ do nhà nước chịu trách nhiệm. Sau đó, các hãng tư nhân sẽ lập các án khai thác năng lượng trên Mặt trăng và thu được siêu lợi nhuận. Để khai thác 3He trên Mặt trăng sẽ phải cần tới hàng loạt ngành công nghiệp đi kèm. Từ đây, có thể phát triển ngành luyện kim để tạo ra các chi tiết kết cấu tên lửa vũ trụ. Từ Trái đất, các nhà khoa học chỉ cần chuyển lên Mặt trăng các thiết bị và dây chuyền công nghệ cao và công nghệ bảo đảm hoạt động sống của con người trên cơ sở sử dụng nguồn nước hiện có trên Mặt trăng.

Ngoài lợi ích kinh tế vô cùng lớn, 3He còn mang lại lợi ích quân sự vượt trội. Theo tính toán của các chuyên gia kỹ thuật quân sự, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch sử dụng 1 tấn 3He có thể tạo ra sức công phá mạnh gần gấp 2 lần sức công phá của gần 60 triệu tấn thuốc nổ TNT, hoặc mạnh gấp 1.350 lần sức công phá của 2 quả bom nguyên tử đã từng hủy diệt các thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản trong Chiến tranh thế giới thứ hai. 

Đặc biệt, 3He có thể được sử dụng để tạo ra loại vũ khí hạt nhân thế hệ thứ 4 với đặc điểm nổi trội là khi nổ không gây ra tình trạng ô nhiễm phóng xạ như các loại vũ khí hạt nhân thế hệ vũ trước. Vì thế, vũ khí hạt nhân sử dụng 3He được gọi là vũ khí hạt nhân siêu sạch, hoàn toàn có khả năng né tránh được tất cả các hiệp ước cấm vũ khí hạt nhân hiện có. Như vậy, quốc gia nào kiểm soát được nguồn 3He trên Mặt trăng, quốc gia đó không chỉ sẽ chiếm ưu thế trong việc phát triển vũ khí hạt nhân sạch mà còn có thể sử dụng loại vũ khí này để giành thắng lợi trong bất kỳ cuộc xung đột nào./.