Đó là năm 3000. Sử dụng hết tài nguyên thiên nhiên của Trái đất, con người đã trở thành một chủng tộc không gian vũ trụ và thành lập các thuộc địa trên mặt trăng. Các vòm vòm rộng lớn, kín trên khắp bề mặt của nó, các thành phố nhà ở có hàng trăm ngàn người. Hòn đá xám lạnh lẽo này bằng cách nào đó đã trở thành ngôi nhà mới của loài người.
Tất nhiên, đây là khoa học viễn tưởng thuần túy. Nhưng không có tầm nhìn về tương lai là hoàn chỉnh nếu không có thuộc địa của con người ngoài trái đất, và vì mặt trăng là thiên thể gần nhất với hành tinh của chúng ta, nên dễ hình dung nhất là ngôi nhà tương lai của chúng ta.
Nhưng liệu tầm nhìn này có phù hợp với thực tế? Mặt trăng một ngày nào đó sẽ là một tài sản nóng, và nếu vậy, có bao nhiêu người có thể hỗ trợ thực tế cảnh quan không mong muốn của nó?
Một cách để trả lời câu hỏi đó, một cách đơn giản, là xem xét khu vực của mặt trăng. Diện tích bề mặt của mặt trăng chiếm khoảng 15,9% tổng diện tích đất của Trái đất (không bao gồm diện tích Trái đất được bao phủ bởi các đại dương). Về mặt kỹ thuật, nếu chúng ta đóng gói khu vực này với mật độ của các thành phố đông dân nhất Trái đất, chúng ta sẽ có thể chứa hàng nghìn tỷ trên bề mặt mặt trăng.
Nhưng có bao nhiêu người có thể phù hợp trên bề mặt của mặt trăng là một câu hỏi rất khác so với bao nhiêu người mà thế giới có thể hỗ trợ bền vững. Và về mặt đó, mặt trăng chắc chắn là anh em họ nghèo hơn của Trái đất.
"Đó là một nơi khá cằn cỗi", Darby Dyar, một nhà khoa học cao cấp tại Viện Khoa học Hành tinh ở Arizona và là giáo sư thiên văn học tại Đại học Mount Holyoke, Massachusetts, nói. "Mọi loài đều tìm cách mở rộng hốc sinh thái của nó. Nhưng 'hốc mới', đó là mặt trăng, rất khó đối với con người," Dyar nói với Live Science.
Không khí để thở
Không giống như trên Trái đất, nước không mưa rơi tự do trên bề mặt mặt trăng và thu thập vào cơ thể chúng ta có thể uống. Điều quan trọng, mặt trăng cũng thiếu một bầu không khí với không khí dễ thở. Cả vệ tinh tự nhiên của Trái đất cũng không có các hệ sinh thái hiện có có thể hỗ trợ thuận tiện cho các lĩnh vực nông nghiệp. Mặt trăng cũng dễ bị ảnh hưởng bởi bão mặt trời, những vụ phun trào từ bề mặt mặt trời phát ra bức xạ điện từ, mà mặt trăng - không có sự bảo vệ của từ trường - không thể làm chệch hướng. Cũng có những thái cực nhiệt độ khổng lồ, và những khoảng thời gian tối và xen kẽ của bóng tối và ánh sáng, Dyar nói.
Tất cả điều này có thể làm cho cuộc sống trên mặt trăng dường như không thể. Nhưng đáng ngạc nhiên, nó không phải là. Trên thực tế, các yếu tố cần thiết cho sự tồn tại của con người - không khí, nước, thực phẩm và nơi trú ẩn - về mặt lý thuyết không thể đạt được trên mặt trăng như bạn mong đợi.
Lấy không khí. Để hỗ trợ cho một dân số bắt đầu vài trăm người trên mặt trăng, chúng ta phải bắt đầu bằng cách vận chuyển không khí lên bề mặt mặt trăng, bơm nó vào các cấu trúc kín mà con người sẽ sống. Điều đó có vẻ không bền vững, nhưng trong ngắn hạn, nó thực sự sẽ khá hiệu quả về mặt chi phí, Markus Landgraf, giám đốc dự án mặt trăng của Cơ quan Vũ trụ châu Âu cho biết. "Mọi người không sử dụng nhiều không khí, và trong một thời gian dài, chúng tôi sẽ không cần tạo ra không khí trên mặt trăng. Chúng tôi có thể mang nó vào", ông nói. "Chi phí vận chuyển cho điều đó vẫn có thể quản lý được."
Tuy nhiên, nếu dân số đó tăng lên hàng chục nghìn người, chúng ta cần tổng hợp oxy trên mặt trăng, một quá trình tốn kém. Nhưng Landgraf cho biết sự tăng trưởng của việc thăm dò không gian trong những thập kỷ tới có thể làm cho quá trình này trở nên kinh tế hơn.
Đó là bởi vì tàu vũ trụ đẩy cần oxy, vì vậy nếu nhu cầu tăng lên, "sẽ có ý nghĩa kinh tế hơn khi chế tạo máy tạo oxy trên mặt trăng cho động cơ tên lửa, thay vì uống nước và không khí cho con người", Landgraf nói. Điều đó sẽ làm giảm chi phí sản xuất, làm cho việc sản xuất không khí cho cư dân mặt trăng rẻ hơn.
Nước, nước khắp nơi
Nước thì sao? Cho đến vài thập kỷ trước, các nhà nghiên cứu tin rằng mặt trăng hoàn toàn khô ráo. Nhưng bây giờ họ biết có một lượng chất lỏng đáng kinh ngạc lan khắp bề mặt mặt trăng.
"Chúng tôi nghĩ rằng nước còn sót lại từ khi mặt trăng hình thành. Và chúng tôi biết rằng sao chổi, về cơ bản là những quả cầu tuyết bẩn, tác động định kỳ lên bề mặt của mặt trăng", Dyar nói. "Có bằng chứng tốt để đề xuất rằng những nơi mà sao chổi tác động lên bề mặt vẫn có các hồ chứa nước đá trong đó."
Một nguồn nước khác, cô nói, đến trong những cơn gió mặt trời gầm rú khắp không gian; tích điện với các proton, những hạt này va chạm với các electron trên mặt trăng, tạo thành hydro.
Tất cả điều này cho biết thêm một lượng nước mặt trăng kha khá, có lẽ đủ để hỗ trợ một dân số khá lớn. Và chúng tôi đã phát triển các công nghệ trên Trạm vũ trụ quốc tế để tái chế nước uống từ nước tắm, nước tiểu và mồ hôi của phi hành gia. Điều này thậm chí có thể sử dụng độ ẩm từ hơi thở của họ. Trên mặt trăng, công nghệ đó có thể tạo ra một nguồn nước khép kín cho cư dân.
Nhưng ngay cả khi tái chế, Dyar nói, những trữ lượng nước đó sẽ không phải là vô hạn; tái chế nước nhiều lần sẽ đi kèm với một số tổn thất, do đó, dự trữ sẽ cần phải được tăng lên một lần trong một thời gian. Hơn nữa, trích xuất nước của mặt trăng bằng cách nghiền nát đá mặt trăng và nạo vét băng từ các miệng hố sâu, sẽ cần một lượng năng lượng khổng lồ, tốn kém, Dyar chỉ ra.
"Cảm nhận cá nhân của tôi là việc thực dân hóa mặt trăng sẽ phụ thuộc vào việc chúng ta mang hydro đến đó", cô nói. Vận chuyển cũng sẽ tốn kém: khoảng 220.000 đô la mỗi kg, Landgraf nói.
Không biết có bao nhiêu nước trên bề mặt mặt trăng, thật khó để ước tính có bao nhiêu người có thể hỗ trợ. Nhưng chúng tôi ít nhất biết rằng nó có thể đủ để cung cấp một nguồn nước tương đối bền vững. Trong mọi trường hợp, Landgraf ước tính rằng những người tiên phong mặt trăng sẽ không cần khai thác tài nguyên nước của mặt trăng trong ít nhất 5 đến 10 năm đầu định cư; Nó sẽ đủ rẻ để vận chuyển nước lên đó và tái chế nó cho hàng chục người, những người đầu tiên gọi mặt trăng là nhà của họ.
Đối với nông nghiệp mặt trăng, chúng ta có thể bắt chước các điều kiện phát triển của Trái đất với "các vòm kín gần giống như hệ sinh thái", Landgraf nói. Được nuôi dưỡng bởi những cơn nắng dài và tắm bằng nước tái chế, nông nghiệp mặt trăng có thể mở rộng một cách khả thi để nuôi sống hàng ngàn người. Đã có rất nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trồng trọt trong không gian sẽ hoạt động.
Đưa tôi lên mặt trăng
Vẫn còn nhiều điều chưa biết về cách chúng ta thực hiện tất cả những điều này trong thực tế. Nhưng về mặt lý thuyết, tài nguyên thiên nhiên có thể hỗ trợ hàng chục ngàn, thậm chí hàng triệu người trên mặt trăng. Vậy thì, tại sao không có hàng trăm người trong chúng ta ở đó, nhìn xuống Trái đất?
Bởi vì những hạn chế lớn nhất đối với việc chiếm đóng mặt trăng không nhất thiết giới hạn đối với tài nguyên thiên nhiên, Landgraf nói, nhưng chi phí rất lớn để vận chuyển con người lên đó bằng tàu vũ trụ. Làm điều đó kinh tế hơn sẽ đòi hỏi những bước nhảy công nghệ táo bạo - như phát minh ra thang máy không gian. Nếu chúng ta có những thứ đó, "thì chúng ta đang nói về hàng chục ngàn người trên mặt trăng", Landgraf nói. "Vì vậy, thực sự, nước không phải là hạn chế ở đây. Đó là giao thông vận tải."
Có một cảnh báo khác, và đây là nơi chúng ta trở lại mạnh mẽ với thực tế: Hiện tại, việc chiếm đóng mặt trăng không thực sự là mục tiêu. Chắc chắn, chúng ta có thể xem mặt trăng như một loại hòm của Nô-ê trong trường hợp tận thế. Nhưng hiện tại, các cơ quan vũ trụ quốc tế coi mặt trăng không phải là tiền đồn của thảm họa, mà là một trung tâm nghiên cứu - và là cơ sở tiềm năng để khám phá phần còn lại của hệ mặt trời.
Với cách tiếp cận đó, Langraf nói rằng chúng ta có thể tìm đến Nam Cực để tìm manh mối về nơi ở của con người. Có lẽ là môi trường sống giống như mặt trăng nhất trên Trái đất, Nam Cực là nơi cư trú của dân số theo mùa, dao động từ một đến bốn ngàn nhà nghiên cứu, những người chống lại điều kiện khô, lạnh để thực hiện công việc của họ. Vì nghiên cứu hiện đang thúc đẩy kế hoạch cư trú trên mặt trăng, điều đó cho chúng ta ý tưởng về việc có bao nhiêu người thực sự sống trên mặt trăng trong những thập kỷ tới: vài nghìn mỗi lần, thay vì hàng triệu hoặc hàng tỷ.
Ngay cả dân số này có thể sẽ giảm dần, thay thế bằng các robot rẻ hơn, hiệu quả hơn theo thời gian, theo Dyar. "Khi công nghệ trở nên tốt hơn, có rất ít lý do tại sao bạn thực sự cần phải gửi một con người để làm nghiên cứu khoa học", cô nói.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là giấc mơ về quyền công dân mặt trăng của chúng ta đã kết thúc. Có một yếu tố khác: nỗ lực khám phá của nhân loại. Điều đó có thể buộc các thế hệ tương lai xâm chiếm mặt trăng trong hàng triệu người hoặc sử dụng nó như một bệ phóng cho các cuộc thám hiểm khác vào không gian.
"Con người là một trong số ít loài luôn luôn khám phá, ngay cả khi không có nhu cầu", Landgraf nói. "đã rất thành công với chiến lược này. Nó có ý nghĩa để thay đổi điều đó không? Tôi không nghĩ vậy."
- 6 tai nạn này gần như làm hỏng sứ mệnh lên mặt trăng của Apollo 11
- Nếu con người không bao giờ hạ cánh trên Mặt trăng thì sao?
- Có gì ở phía xa của mặt trăng?
Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đã được cập nhật để sửa một tuyên bố về diện tích mặt trăng so với khu vực Trái đất, không nêu rõ nó có nghĩa là khu vực Trái đất không bị bao phủ bởi các đại dương.
