Trở về Mặt trăng là giấc mơ gây sốt của nhiều nhà khoa học và phi hành gia. Kể từ khi Chương trình Apollo lên đến đỉnh điểm với các phi hành gia đầu tiên đặt chân lên Mặt trăng vào ngày 20 tháng 7 năm 1969, chúng tôi đã tìm mọi cách để quay trở lại Mặt Trăng và ở lại đó. Trong thời gian đó, nhiều đề xuất đã được soạn thảo và xem xét. Nhưng trong mọi trường hợp, những kế hoạch này đều thất bại, bất chấp những lời dũng cảm và những lời cam kết táo bạo được thực hiện.
Tuy nhiên, trong một hội thảo diễn ra vào tháng 8 năm 2014, đại diện của NASA đã gặp nhà di truyền học George Church, Peter Diamandis từ Quỹ X Prize và các bên khác đã đầu tư vào thám hiểm không gian để thảo luận về các lựa chọn chi phí thấp để trở lại Mặt trăng. Các giấy tờ, gần đây đã có sẵn trong một vấn đề đặc biệt của Không gian mới, mô tả cách một khu định cư có thể được xây dựng trên Mặt trăng vào năm 2022 và với chi phí tương đối thấp là 10 tỷ đô la.
Nói một cách đơn giản, có rất nhiều lợi ích để thiết lập căn cứ trên Mặt trăng. Ngoài việc cung cấp các trạm tiếp nhiên liệu sẽ loại bỏ hàng tỷ nhiệm vụ không gian trong tương lai - đặc biệt là Sao Hỏa, được lên kế hoạch cho những năm 2030 - chúng sẽ cung cấp các cơ hội duy nhất cho nghiên cứu khoa học và thử nghiệm các công nghệ mới. Nhưng kế hoạch xây dựng một đã liên tục bị cản trở bởi hai giả định chính.
Đầu tiên là kinh phí là rào cản lớn nhất cần vượt qua, điều này có thể hiểu được trong 50 năm qua về chi phí sứ mệnh không gian. Để đặt nó trong viễn cảnh, Chương trình Apollo sẽ tiêu tốn của người nộp thuế khoảng 150 tỷ đô la trong ngày hôm nay. Trong khi đó, ngân sách hàng năm của NASA năm 2015 là khoảng 18 tỷ đô la, trong khi năm 2016 dự kiến sẽ đạt 19,3 tỷ đô la. Trong thời buổi mà việc thám hiểm không gian không phải là vấn đề an ninh quốc gia, tiền chắc chắn sẽ khan hiếm hơn.
Giả định thứ hai là một nhiệm vụ của tổng thống để quay trở lại Mặt trăng để ở lại là tất cả những gì cần thiết để khắc phục vấn đề này và cung cấp ngân sách cần thiết. Nhưng bất chấp những nỗ lực lặp đi lặp lại, không có nhiệm vụ nào cho việc thám hiểm mặt trăng hoặc thám hiểm không gian được giải quyết vấn đề. Nói tóm lại, thăm dò không gian bị cản trở bởi suy nghĩ thông thường cho rằng cần có ngân sách lớn và chính quyền chỉ cần làm cho chúng có sẵn.
Trong thực tế, một số tiến bộ đã được thực hiện trong những năm gần đây đang cho phép các nhiệm vụ sẽ có chi phí ít hơn đáng kể. Điều này, và làm thế nào một căn cứ mặt trăng có thể là một lợi ích cho việc thám hiểm không gian và nhân loại, là những chủ đề thảo luận tại hội thảo năm 2014. Là nhà sinh vật học của NASA Chris McKay - người đã chỉnh sửa Không gian mới sê-ri tạp chí - nói với Tạp chí Không gian qua email, một trong những lợi ích chính của một cơ sở hiệu quả về mặt chi phí trên Mặt trăng là nó sẽ đưa các sứ mệnh khác vào lãnh vực khả năng chi trả.
Tôi quan tâm đến một cơ sở nghiên cứu dài hạn trên Sao Hỏa - không chỉ là một cuộc đổ bộ ngắn hạn của con người, ông nói. Thiết lập một cơ sở nghiên cứu trên Mặt trăng cho thấy chúng ta biết cách làm điều đó và có thể làm điều đó một cách bền vững. Chúng ta phải thoát khỏi tình trạng hiện tại khi chi phí quá cao đến nỗi căn cứ trên Mặt trăng, sứ mệnh của con người lên Sao Hỏa và sứ mệnh của con người đối với một tiểu hành tinh đều loại trừ lẫn nhau. Nếu chúng ta có thể giảm chi phí xuống từ 10 lần trở lên thì chúng ta có thể làm tất cả.
Trọng tâm của điều này là một số thay đổi quan trọng đã diễn ra trong thập kỷ qua. Chúng bao gồm sự phát triển của doanh nghiệp phóng không gian, dẫn đến giảm tổng chi phí cho các lần phóng riêng lẻ. Sự xuất hiện của ngành công nghiệp NewSpace - tức là một thuật ngữ chung cho các dự án hàng không vũ trụ thương mại tư nhân khác nhau - là một thuật ngữ khác, đã có những tiến bộ gần đây trong công nghệ và tìm kiếm các ứng dụng cho chúng trong không gian.
Theo McKay, những điều này và các phát triển công nghệ khác sẽ giúp giải quyết vấn đề ngân sách. Ngoài chi phí ra mắt, họ quyết định giảm chi phí cho căn cứ trên Mặt trăng là tận dụng các công nghệ để phát triển bền vững trên Trái đất. Ví dụ yêu thích của tôi là in 3D, xe điện, robot tự trị và nhà vệ sinh tái chế (như nhà vệ sinh chuyển hướng màu xanh).
Alexandra Hall, cựu Giám đốc cấp cao của Quỹ giải thưởng X và là một trong những tác giả chính của loạt phim, cũng bày tỏ tầm quan trọng của các công nghệ mới nổi trong việc làm cho căn cứ mặt trăng này hoạt động. Như cô nói với Tạp chí Không gian qua email, những thứ này sẽ có những lợi ích đáng kể ở đây trên Trái đất, đặc biệt là trong những thập kỷ tới khi dân số tăng sẽ trùng với các nguồn tài nguyên đang giảm dần.
Những tiến bộ trong hỗ trợ cuộc sống và sống khép kín cần thiết để duy trì sự sống trong thời gian dài trên Mặt trăng chắc chắn sẽ mang lại những lợi ích tích cực có lợi cho cả môi trường và khả năng của chúng ta để thay đổi khí hậu và làm giảm tài nguyên, cô nói. Nếu chúng ta có thể tìm ra cách xây dựng các cấu trúc với những gì đã có trên Mặt trăng, chúng ta có thể sử dụng công nghệ đó để giúp chúng ta tạo ra các giải pháp cơ sở hạ tầng và che chở cho các vật liệu tại chỗ trên Trái đất. Nếu chúng ta có thể sử dụng đá mà ngay tại đó, có lẽ chúng ta có thể tránh vận chuyển nhựa đường và gạch trên khắp thế giới!
Một khía cạnh quan trọng khác của việc làm cho một cơ sở mặt trăng có hiệu quả về chi phí là tiềm năng cho quan hệ đối tác quốc tế, cũng như giữa các khu vực tư nhân và công cộng. Như Hall đã giải thích:
Tuy Trong khi đó sẽ có những thị trường thương mại cho những thành quả cuối cùng của những nỗ lực thăm dò mặt trăng của chúng ta, những thị trường ban đầu có thể sẽ bị chi phối bởi các chính phủ. Khu vực tư nhân có khả năng đáp ứng tốt nhất theo cách cung cấp các giải pháp cạnh tranh và hiệu quả về chi phí khi chính phủ chỉ định và cam kết thực hiện các mục tiêu thăm dò dài hạn. Tôi tin rằng một chiến thắng Google Lunar XPRIZE sẽ loại bỏ các đối tác thương mại và tư nhân khác để theo đuổi một khu định cư vĩnh viễn trên Mặt trăng, điều đó có thể làm lu mờ nhu cầu tham gia của chính phủ. Khi một công ty nhỏ chứng minh rằng thực sự có thể đến Mặt trăng và làm việc hiệu quả, điều đó cho phép những người khác bắt đầu lên kế hoạch kinh doanh và nỗ lực mới.
Về việc căn cứ này sẽ đi đến đâu và sẽ làm gì, điều đó được mô tả trong bài viết lời nói đầu, hướng tới một khu định cư âm lịch chi phí thấp. Về bản chất, căn cứ mặt trăng được đề xuất sẽ tồn tại ở một trong các cực và sẽ được mô hình hóa trên Trạm Nam Cực của Hoa Kỳ ở Nam Cực. Nó sẽ được điều hành bởi NASA hoặc một tập đoàn quốc tế và chứa một đội gồm khoảng 10 người, một tổ hợp nhân viên và các nhà khoa học thực địa sẽ được luân chuyển ba lần một năm.
Các hoạt động trên cơ sở, được hỗ trợ bởi các thiết bị robot tự động và điều khiển từ xa, sẽ tập trung vào hỗ trợ nghiên cứu thực địa, chủ yếu bởi các sinh viên tốt nghiệp làm luận án. Một hoạt động quan trọng khác cho cư dân sẽ là thử nghiệm các công nghệ và tiền lệ chương trình có thể được sử dụng trên Sao Hỏa, nơi NASA hy vọng sẽ gửi các phi hành gia trong những thập kỷ tới.
Nhiều lần trong loạt phim, người ta nhấn mạnh rằng điều này có thể được thực hiện với chi phí tương đối thấp là 10 tỷ đô la. Những đánh giá tổng thể này được phác thảo trong bài báo có tựa đề Tóm tắt về Đánh giá kinh tế và Phân tích hệ thống của một kiến trúc mặt trăng có thể phát triển, tận dụng khả năng không gian thương mại và đối tác công cộng cá nhân. Như nó kết luận:
Dựa trên kinh nghiệm về những đổi mới của chương trình NASA gần đây, chẳng hạn như chương trình COTS, việc con người trở lại Mặt trăng có thể không tốn kém như trước đây. Hoa Kỳ có thể đưa con người trở lại bề mặt Mặt trăng trong khoảng thời gian 5 Tháng 7 năm kể từ khi có thẩm quyền để tiến hành với tổng chi phí ước tính khoảng 10 tỷ đô la (3030%) cho hai nhà cung cấp dịch vụ thương mại độc lập và cạnh tranh, hoặc khoảng 5 tỷ đô la cho mỗi nhà cung cấp, sử dụng các phương thức hợp tác.
Các vấn đề khác được thảo luận trong loạt bài này là vị trí của căn cứ và bản chất của các hệ thống hỗ trợ sự sống của nó. Trong bài viết có tiêu đề Lựa chọn địa điểm cho công nghiệp hóa, phát triển kinh tế và giải quyết âm lịch, trường hợp này được thực hiện cho một căn cứ nằm ở vùng cực bắc hoặc cực nam. Được viết bởi Dennis Whigo, người sáng lập và CEO của Skycorp, bài viết xác định hai trang web tiềm năng cho một cơ sở mặt trăng, sử dụng các tham số đầu vào được phát triển với sự tư vấn của các nhà đầu tư mạo hiểm.
Chúng bao gồm các vấn đề về nguồn điện, thông tin liên lạc chi phí thấp trên diện rộng, nguồn nước có thể (hoặc các phân tử dựa trên hydro) và các tài nguyên khác, và tính di động bề mặt. Theo những đánh giá này, vùng cực bắc là một vị trí tốt vì khả năng tiếp cận năng lượng mặt trời rộng lớn. Cực nam cũng được xác định là một địa điểm tiềm năng (đặc biệt là trong miệng núi lửa Shackleton) do sự hiện diện của băng nước.
Cuối cùng, nhưng chắc chắn không kém phần quan trọng, loạt bài tìm hiểu vấn đề về các cơ hội kinh tế có thể mang lại lợi ích sâu rộng cho người dân ở đây trên Trái đất. Đầu tiên trong số này là tiềm năng tạo ra năng lượng mặt trời không gian (SSP), một khái niệm đã được khám phá như một giải pháp khả thi cho loài người phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giới hạn của năng lượng mặt trời trên trái đất.
Trong khi các bộ thu năng lượng mặt trời trên trái đất bị giới hạn bởi các hiện tượng khí tượng (tức là thời tiết) và chu kỳ ngày đêm Trái đất (đêm và ngày), các bộ thu năng lượng mặt trời được đặt trên quỹ đạo sẽ có thể thu năng lượng từ Mặt trời xung quanh đồng hồ. Tuy nhiên, các vấn đề về khởi động và chi phí truyền năng lượng không dây làm cho lựa chọn này không hấp dẫn về mặt tài chính.
Nhưng như đã được trình bày trong Nhà máy năng lượng mặt trời tự sao chép dựa trên Lunar, việc thành lập một nhà máy trên Mặt trăng có thể giảm chi phí xuống 4 lần. Nhà máy này có thể chế tạo các vệ tinh năng lượng mặt trời từ vật liệu mặt trăng, sử dụng hệ thống tự sao chép (SRS) có thể tự tạo bản sao, sau đó triển khai chúng vào quỹ đạo địa tĩnh thông qua máy gia tốc điện từ tuyến tính (hay còn gọi là Mass Driver).
Một chủ đề quan trọng trong loạt bài này là làm thế nào một căn cứ mặt trăng sẽ mang lại cơ hội hợp tác, cả giữa khu vực tư nhân và công cộng và các quốc gia khác nhau. ISS liên tục được sử dụng một ví dụ, được hưởng lợi rất nhiều trong thập kỷ qua từ các chương trình như Dịch vụ vận tải quỹ đạo thương mại (COTS) của NASA - đã rất thành công trong việc mua dịch vụ vận chuyển hiệu quả đến nhà ga.
Do đó có thể hiểu được tại sao NASA và những công ty được hưởng lợi từ COTS muốn mở rộng mô hình này lên Mặt trăng - trong chương trình thường được gọi là Dịch vụ Chuyển giao quỹ đạo thương mại Lunar (LCOTS). Bên cạnh việc thiết lập sự hiện diện của con người trên Mặt trăng, nỗ lực này đang được thực hiện với kiến thức rằng nó cũng sẽ thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ và khả năng có thể dẫn đến sao Hỏa trong những năm tới.
Đó chắc chắn là một ý tưởng thú vị: trở lại Mặt trăng và đặt nền móng cho một khu định cư lâu dài của con người ở đó. Nó cũng thú vị khi được xem xét trong bối cảnh khám phá không gian rộng lớn hơn, làm thế nào một căn cứ trên Mặt trăng sẽ giúp chúng ta tiếp cận sâu hơn vào không gian. Đến Sao Hỏa, tới Vành đai tiểu hành tinh, có lẽ là Hệ Mặt trời bên ngoài và xa hơn nữa.
Và với mỗi bước, cơ hội sử dụng tài nguyên và nghiên cứu khoa học sẽ mở rộng tương ứng. Nghe có vẻ giống như những thứ của những giấc mơ; nhưng sau đó một lần nữa, ý tưởng đưa một người lên Mặt trăng trước cuối những năm 1960 cũng vậy. Nếu có một điều mà kinh nghiệm đặc biệt đã dạy chúng ta, thì đó là việc đặt chân lên một thế giới khác để lại dấu chân lâu dài!
