Nguồn năng lượng ngoài trái đất

Khi kỷ nguyên dầu mỏ chuẩn bị kết thúc và các chính phủ trên toàn thế giới đang tìm kiếm những nguồn năng lượng mới, các nhà khoa học vũ trụ cũng tìm kiếm một nguồn nhiên liệu khác - nguồn nhiên liệu này phổ biến trên mặt trăng và đã tồn tại ở đây hàng tỷ năm cũng như phân chim trên đảo Nauru.

Helium 3 được phát hiện trên mặt trăng vào năm 1969 khi các nhà du hành vũ trụ Mỹ đầu tiên đặt chân lên mặt trăng.

Nguồn năng lượng này là Helium 3 - chỉ tồn tại với khối lượng nhỏ trên trái đất nhưng lại được tích tụ trên mặt trăng do gió mặt trời. Đây là một dòng các hạt tích điện từ mặt trời từ thời hỗn mang. Helium 3 hay Nhiên liệu vũ trụ (Astrofuel), như các nhà khoa học tôn vinh, dường như có thể trở thành hiện thực. Điều mà họ cần phải làm là tìm ra cách thức thu được nguồn này và sau đó xây dựng một nhà máy chuyển hóa Helium 3 thành năng lượng và chuyển về trái đất.

Những dự báo về việc sử dụng năng lượng trên thế giới và các trữ lượng thu hồi có rất nhiều thay đổi. Mức tiêu thụ năng lượng trung bình mỗi ngày là 71.530.000 thùng dầu trong tổng số trữ lượng dầu xác minh của thế giới - khoảng 1 nghìn tỷ thùng. Do đó, một dự báo thận trọng cho biết nguồn cung dầu mang tính thương mại có thể sẽ cạn kiệt trong vòng 40-50 năm tới mặc dù theo một dự báo khác thì khối lượng than đá ở Mỹ có thể sẽ kéo dài 275 năm nữa nếu mức tiêu thụ hiện nay được duy trì. Tuy nhiên, than đá là một nhiên liệu bẩn và để làm sạch chúng cũng rất tốn kém vì phải nhờ đến các loại máy lọc.

Với mức tiêu thụ hiện nay - mức này không có khả năng sẽ được duy trì ổn định vì các nhiên liệu thay thế khác đã bắt đầu được sử dụng khi dân số thế giới sắp đạt con số 10 tỷ người với mức tiêu thụ dự báo vào khoảng 100-150 tỷ thùng/năm - con người đã tìm ra các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, hydro, địa nhiệt cũng như sinh khối và chắc chắn một số nguồn năng lượng mới này sẽ giữ vị trí quan trọng trong sản lượng năng lượng toàn cầu.

Tổng hợp hạt nhân là một nguồn năng lượng khác, tuy nhiên nó phải đối mặt với nhiều vấn đề chính trị liên quan đến loại năng lượng này vì rác thải phóng xạ mà tổng hợp hạt nhân sản sinh ra cũng như khối lượng nơtron lớn gây phá hủy, làm giảm tuổi thọ của lò phản ứng. Mặt khác, các nhà khoa học nghiên cứu về chủ đề này cho biết, phản ứng tổng hợp thông qua Helium 3 chỉ sản sinh ra 1% năng lượng dưới dạng nơtron. Kết quả là, loại lò phản ứng này trở nên rất hiệu quả và làm giảm mức độ phóng xạ xuống mức rất thấp.

hiên liệu vũ trụ - Helium 3 hay He3 đã được mọi người biết đến. Chất này được phát hiện trên mặt trăng vào năm 1969 khi các nhà du hành vũ trụ Mỹ đầu tiên đặt chân lên mặt trăng, mặc dù mãi đến năm 1986, người ta mới tìm ra mối quan hệ giữa chất đồng vị này và các nguồn tài nguyên mặt trăng. Các nhà khoa học miêu tả He3 là một nguồn năng lượng hữu hiệu nhất vì 99% năng lượng có thể được phát ra như những phần tử tích điện và do đó được chuyển hóa thành điện năng với hiệu quả lớn hơn. Mức phóng xạ rất yếu nên khi nung chảy hoàn toàn sẽ không phát ra các phần tử phóng xạ. Lò phản ứng có thể bị phá bỏ giống như bất kỳ một công cụ trung gian thông thường nào.

Trung tâm robot và tự động vũ trụ thuộc trường Đại học Wiscosin ở Madison đã hiểu rõ ý nghĩa của việc khai thác nhiên liệu vũ trụ từ mặt trăng vào năm 1986. Trung tâm này - một trong 16 trung tâm được NASA tài trợ nhằm thực hiện những dự án phát triển thương mại trong vũ trụ - có vai trò điều hành dự án này vì chương trình nghiên cứu tổng hợp hạt nhân, vũ trụ và các phương tiện hỗ trợ sự sống trong vũ trụ của trường đại học này đã có sẵn.

Các nhà nghiên cứu tại Madison nói rằng họ đảm bảo He3, một chất đồng vị của Helium với 1 nơtron ít hơn so với Helium - có thể thay thế các nhiên liệu hóa thạch. Trong khi chất này rất hiếm trên trái đất thì nó lại tồn tại với khối lượng lớn trên mặt trăng. Họ cho biết 1 tấn chất Helium có thể cung cấp năng lượng cho 1 thành phố 10 triệu dân khi được kết hợp trong một lò phản ứng hợp nhất với một dạng hydro được tách từ nước. Do đó, không có gì khó khi tưởng tượng đến tác dụng to lớn mà nhiêu liệu vũ trụ có thể mang lại đối với nguồn cung năng lượng thế giới.

Tỷ trọng năng lượng vô cùng lớn có nghĩa là chỉ cần 28 tấn nhiêu liệu vũ trụ - gần bằng trọng lượng tàu vũ trụ con thoi của Mỹ hiện nay - có thể đáp ứng toàn bộ nhu cầu điện của Mỹ trong vòng 1 năm. Thậm chí với giá bán 1 tỷ USD/tấn thì chi phí năng lượng cũng chỉ tương đương với giá 7 USD/thùng dầu. Thật không may mắn, tàu vũ trụ con thoi hiện nay không thể bay lên mặt trăng và chúng ta cần phải thiết kế một loại tàu vũ trụ khác.

Mỹ đã tiến hành nghiên cứu và tìm cách thu hồi Helium-3 từ mặt trăng (ảnh minh họa).

Quốc gia nào phát triển công nghệ thu hồi nhiên liệu vũ trụ sẽ có được vị thế chiến lược và kinh tế khá cao trong thế kỷ này. Mỹ đã tiến hành nghiên cứu và tìm cách thu hồi chất này. Mặc dù He3 có sẵn trên trái đất nhưng khối lượng không đủ để khai thác thương mại. Trữ lượng chiến lược của Mỹ chỉ đạt 29 kg với 187 kg khác tồn tại lẫn với khí thiên nhiên. Ngược lại, mặt trăng có trữ lượng He3 ước đạt 1,1 tỷ tấn được tích tụ nhờ gió mặt trời.

Giá trị thương mại của nhiên liệu vũ trụ được xác định bởi Trung tâm nghiên cứu của trường đại học Wiscosin vào năm 1987, 1 năm sau khi phát hiện ra Helium 3. Theo mức giá của năm 1987, Mỹ dành ra 40 tỷ USD/năm để mua than, dầu, khí thiên nhiên và uranium nhằm sản xuất ra điện. Nếu tính theo đơn vị MW điện/năm thì nước Mỹ có thể sẽ cần phải nhập khẩu khối lượng nhiên liệu bằng trọng lượng một chiếc tàu vũ trụ với chi phí 25 tỷ USD - khoảng 1/4 giá dầu thô hiện nay với mức giá giả thuyết ở trên là 7 USD/thùng.

Hiển nhiên là cần phải có hàng tỷ USD để tiến hành nghiên cứu và phát triển dạng năng lượng này, bao gồm cả chi phí cho phát triển những công nghệ mà hiện nay chưa được phát minh. Trước hết, đó là việc phát triển nam châm siêu dẫn, dự đoán và kiểm soát plasma, thiết bị khai thác được điều khiển bằng robot, các trạm hỗ trợ duy trì cuộc sống, thiết bị phóng tên lửa, viễn thông, điện tử... Mặc dù vốn đầu tư dường như là khổng lồ so với lợi nhuận thu được nhưng tính hấp dẫn của He3 dường như là quá đủ.

Thế giới phát triển sẽ không phải phụ thuộc vào Trung Đông, nơi có các trữ lượng nhiên liệu hóa thạch lớn trên thế giới. Các nhà khoa học Mỹ đã tuyên bố rằng mặt trăng có thể sẽ là “vùng Vịnh” trong thế kỷ này. 2 lít He3 có năng lượng nhiều hơn cả 1.000 tấn than.

Và ai sẽ sở hữu tài nguyên này? Không còn nghi ngờ gì nữa, nguồn năng lượng duy nhất sẽ bị các ngành công nghiệp Mỹ thống trị hoàn toàn. Khi Liên bang Xô Viết sụp đổ, chương trình vũ trụ của Nga gần như bị bỏ rơi. Trung Quốc, nước lần đầu tiên đưa người vào vũ trụ trong tháng trước, đứng khá xa phía sau đường đua. Ấn Độ, với chương trình vũ trụ còn non nớt thậm chí còn đứng sau Trung Quốc. Trong khi đó, chương trình vũ trụ của châu Âu dường như không có mục tiêu nào khác ngoài việc phóng những vệ tinh theo dõi trái đất.

Do đó, có thể thấy rằng mọi thành viên của Liên Hợp Quốc (LHQ) đều có thể bị buộc phải xếp hàng sau để nhận hạn ngạch nhiên liệu mà Mỹ đưa ra. Tất cả các cuộc thảo luận về an ninh năng lượng đều trở thành thứ yếu. LHQ sẽ thảo luận về mọi vấn đề nhưng các thành viên của tổ chức này sẽ phải tiếp tục chờ đợi hạn ngạch của mình. Nhiên liệu vũ trụ sẽ quyết định tình hình chính trị, kinh tế và trật tự thế giới.

Công nghệ khai thác He3 vẫn đang được tiến hành trong phòng thí nghiệm ở các trường đại học Mỹ. Việc thu nhỏ các lò phản ứng hoạt động bằng He3 sẽ có vai trò vô vùng quan trọng trong trật tự thế giới mới.

Trần Ngọc Toản (giới thiệu)

Theo tác giả: Tiến sĩ Satyabrata Rai Chowdhurt là cựu giáo sư phục trách các mối quan hệ quốc tế tại trường Đại học Oxford, Anh và là Giáo sư chính giảng về các mối quan hệ quốc tế tại Trường kinh tế và khoa học chính trị London.