Trung Quốc đề xuất xây mạng lưới truyền điện bằng laser trên Mặt Trăng

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đề xuất Mặt Trăng có thể trở thành nơi đầu tiên trên thế giới ứng dụng truyền tải điện không dây trong điều kiện thực tế.

Ý tưởng tập trung vào khu vực cực Nam của Mặt Trăng, nơi các vành miệng hố cao luôn nhận được ánh sáng Mặt Trời trong phần lớn thời gian, trong khi các hố va chạm nằm trong bóng tối vĩnh cửu lại được cho là chứa lượng lớn băng nước.

Thay vì sử dụng cáp điện dài hoặc mang theo các bộ pin nặng, các xe tự hành hoạt động trong những hố tối này sẽ nhận năng lượng thông qua các chùm laser phát ra từ các trạm điện Mặt Trời đặt trên các đỉnh cao được chiếu sáng.

Theo các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân (Harbin Institute of Technology), phương pháp này có thể mang lại giải pháp hiệu quả hơn để cung cấp năng lượng cho các sứ mệnh thám hiểm tại những khu vực có giá trị khoa học cao nhưng cũng khắc nghiệt nhất trên Mặt Trăng.

Trong nghiên cứu được bình duyệt đăng trên Journal of Deep Space Exploration , nhóm nghiên cứu đã đề xuất phương án tối ưu để triển khai mạng lưới truyền tải điện bằng laser trên bề mặt Mặt Trăng.

Nhóm nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, đồng thời trực thuộc Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về Thông tin không gian laser và Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về Cơ chế hàng không vũ trụ.

Theo South China Morning Post, đây đều là những đơn vị giữ vai trò quan trọng trong chương trình nghiên cứu hàng không vũ trụ của Trung Quốc.

Các nhà khoa học cho biết kết quả nghiên cứu có thể đặt nền móng cho các trạm nghiên cứu trên Mặt Trăng cũng như hạ tầng cung cấp năng lượng trong tương lai.

Theo nghiên cứu, chỉ cần dịch chuyển vị trí các trạm truyền laser khoảng 100m đã giúp vùng phủ năng lượng hiệu quả tăng hơn 35%, đồng thời khiến các khu vực được cấp điện gần như kết nối liên tục với nhau.

Đề xuất được đưa ra trong bối cảnh Trung Quốc và Mỹ đều đang đẩy mạnh kế hoạch xây dựng sự hiện diện lâu dài của con người và các hoạt động nghiên cứu trên Mặt Trăng.

Cực Nam Mặt Trăng hiện là mục tiêu trọng tâm của cả chương trình Artemis của NASA và các sứ mệnh Hằng Nga (Chang’e) của Trung Quốc.

Khu vực này được đánh giá có giá trị đặc biệt vì các sườn núi cao nhận được ánh sáng Mặt Trời trong thời gian dài, trong khi các hố va chạm nằm trong bóng tối vĩnh cửu được cho là chứa băng nước, nguồn tài nguyên quan trọng cho nghiên cứu khoa học, khai thác tài nguyên tại chỗ và xây dựng căn cứ trên Mặt Trăng.

Theo nhóm nghiên cứu, việc cung cấp điện cho các thiết bị hoạt động trong những khu vực không bao giờ có ánh sáng Mặt Trời vẫn là thách thức lớn đối với các sứ mệnh tương lai.

Các xe tự hành trong những hố tối không thể sử dụng pin Mặt Trời, còn pin tích điện thông thường khó đáp ứng các nhiệm vụ kéo dài.

Giải pháp được đề xuất là lắp đặt các tấm pin Mặt Trời trên các đỉnh núi có nắng để tạo ra các chùm laser truyền năng lượng tới bộ thu gắn trên xe tự hành. Bộ thu sẽ chuyển đổi ánh sáng laser trở lại thành điện năng phục vụ hoạt động của phương tiện.

Hệ thống sẽ gồm nhiều trạm truyền điện được kết nối thành mạng lưới, cho phép xe tự hành di chuyển giữa các khu vực được cấp điện mà không cần mang theo các bộ pin dung lượng lớn.

Thay vì chỉ lựa chọn vị trí dựa trên lượng ánh sáng Mặt Trời, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình thống kê để xác định các vị trí tối ưu nhằm mở rộng vùng phủ năng lượng và duy trì khả năng kết nối của toàn mạng lưới.

Theo các nhà khoa học Trung Quốc, phương pháp tối ưu hóa này tạo ra mạng lưới truyền điện bằng laser ổn định và liên tục.

Để kiểm chứng, nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ thiết bị đo độ cao bằng laser trên tàu thăm dò Mặt Trăng của NASA tại khu vực quanh miệng hố Shackleton, một trong những địa điểm được đánh giá quan trọng nhất đối với các sứ mệnh lên Mặt Trăng trong tương lai.

Kết quả mô phỏng cho thấy vùng phủ năng lượng hiệu quả tăng từ gần 18% lên hơn 24%, trong khi khả năng kết nối giữa các khu vực được cải thiện từ dưới 40% lên gần 100%.

Các mô phỏng cũng cho thấy ở khoảng cách khoảng 4,8km, hệ thống vẫn có thể truyền đủ năng lượng để duy trì hoạt động của các xe tự hành trong những khu vực tối vĩnh cửu trên Mặt Trăng.

EED

ED