Cách biến thiên thạch cách xa 30,8 triệu km thành nơi ở cho 70.000 người với chi phí 4,1 tỷ USD

Ý tưởng cơ bản về việc biến một thiên thạch thành trạm không gian đã tồn tại được một thời gian. Mặc dù vậy, do những hạn chế về nền tảng công nghệ hiện tại, tham vọng có phần không tưởng này không nhận được nhiều sự chú ý trong những năm qua.

Tuy nhiên, tiến sĩ David W. Jensen, một chuyên gia kĩ thuật nghỉ hưu tại công ty hàng không vũ trụ Rockwell Collins, đã một lần nữa làm sống dậy ý tưởng trên khi thực hiện một bản kế hoạch dài tới 65 trang.

Theo đó, kế hoạch của ông tập trung vào 3 điểm: Lựa chọn thiên thạch phù hợp, lựa chọn kiểu môi trường sống phù hợp, và cách thức để xây dựng trạm không gian trên thiên thạch.

Đầu tiên, thiên thạch phù hợp để xây dựng một trạm không gian pháp đáp ứng được các tiêu chí bao gồm cấu tạo của thiên thạch, khoảng cách của nó với Trái Đất, delta-V (tức cần bao nhiêu năng lượng để các thiết bị có thể tiếp cận) và kích thước tổng thể của nó.

Sau một quá trình lựa chọn tương đối chuyên sâu, tiến sĩ Jensen đã quyết định chọn ra một ứng cử viên sáng giá – Atira. Thiên thạch loại S này có cả một lớp thiên thạch nhỏ được đặt theo tên của nó. Đây cũng được coi là một thiên thạch cỡ lớn, với đường kính 4,8km. Đồng hành cùng Atira là một thiên thạch nhỏ hơn với đường kính 1km, đóng vai trò như một vệ tinh quay xung quanh.

Atira không phải là thiên thạch tiềm năng có khoảng cách gần Trái Đất nhất. Để đến được Atira, các con tàu từ Trái đất sẽ phải vượt qua quãng đường gấp 80 lần khoảng cách tới Mặt Trăng, tức khoảng 30.800.000 km. 

Tuy nhiên, quỹ đạo của nó nằm "vùng Goldilocks" của Hệ mặt trời của chúng ta, giúp môi trường sống mà loài người định xây dựng đạt được ổn định về mặt nhiệt độ.

Xét về kiểu môi trường sống, hay hình dạng của trạm không gian xây dựng trên Atira, tiến sĩ đã xem xét bốn thiết kế phổ biến. Nó bao gồm thiết kế dạng "quả tạ", hình cầu, hình trụ và hình xuyến.

Về cơ bản, việc lựa chọn hình dạng của trạm không gian sẽ quyết định trọng lực nhân tạo được tạo ra như thế nào. Việc sinh sống trong môi trường không trọng lực, hoặc trọng lực thấp trong một thời gian dài sẽ gây ra các ảnh hưởng tới sức khỏe của cư dân trên trạm không gian. Để giải quyết tình trạng, trạm không gian phải có trọng lực nhân tạo, vốn có thể được tạo ra bởi lực ly tâm.

Nhưng để có được lực ly tâm, trạm không gian phải tự quay tròn. Bản thân thiên thạch Atira đã có một vòng quay nhẹ, nhưng vẫn chưa đủ để tạo ra lực ly tâm. Do vậy, con người sẽ phải tìm cách để tăng tốc độ quay của nó để mô phỏng chính xác lực hấp dẫn mà một người sẽ cảm thấy trên Trái đất.

Ở đây, cấu trúc tối ưu nhất của trạm không gian sẽ là hình xuyến, trong khi loại vật liệu tiềm năng để xây dựng trạm sẽ là thủy tinh khan, vốn đủ độ bền bỉ để bảo vệ trạm khỏi bức xạ và vi thiên thạch.

Tuy nhiên, làm thế nào để chúng ta có thể xây dựng được một trạm không gian trên một thiên thạch cách xa Trái Đất? Robot tự nhân bản chính là câu trả lời của Tiến sĩ Jensen. Ông nhấn mạnh tầm quan trọng của việc chỉ gửi các thành phần kỹ thuật tiên tiến nhất từ Trái đất và sử dụng vật liệu trên chính thiên thạch để chế tạo mọi thứ, từ máy nghiền đá đến tấm pin mặt trời.

Theo đó, con người có thể gửi một viên nang “hạt giống” chứa bốn rô-bốt dạng nhện, trạm cơ sở và đủ thiết bị điện tử tiên tiến để chế tạo thêm 3000 rô-bốt dạng nhện. Tất cả những linh kiện trên chỉ nặng khoảng 8,6 tấn – vẫn thấp hơn mức tải trọng tối đa mà tên lửa Falcon Heavy từ SpaceX có thể đưa lên không gian. Khi các trang thiết bị được đưa đến thiên thạch, toàn bộ quá trình xây dựng và phát triển sẽ diễn ra tự động mà không cần thêm bất kì mệnh lệnh nào từ Trái Đất.

Tất nhiên, mọi bản kế hoạch sẽ trở nên vô nghĩa nếu không tính toán được chi phí và thời gian thực hiện. Theo ước tính của tiến sĩ Jensen, chương trình xây dựng trạm không gian trên thiên thạch sẽ chỉ tiêu tốn 4,1 tỷ USD. Con số này ít hơn nhiều so với 93 tỷ USD mà NASA dự định chi cho chương trình Apollo. Như vậy, tổng chi phí là 4,10 USD cho mỗi mét vuông để xây dựng đất trong không gian, với toàn bộ dự án xây dựng có thể được thực hiện trong ít nhất là 12 năm. Sau khi hoàn thành, trạm có thể thành nơi ở của 70 nghìn người. 

Đương nhiên, con người sẽ vẫn mất nhiều thời gian hơn để lấp đầy môi trường sống trên trạm bằng không khí và nước, cũng như bắt đầu điều chỉnh nhiệt độ bên trong. Mặc dù vậy, đây vẫn là một mốc thời gian tương đối ngắn cho một dự án đầy tham vọng.

Tham khảo Science Alert