NASA đang có kế hoạch tập trung điều nghiên những vùng cực của Mặt trăng, chuẩn bị cho những sứ mệnh Artemis tương lai. Các vùng cực Mặt trăng có thể chứa một lượng nước lớn trộn lẫn với đá regolith.

Ngoài ra, trên Mặt trăng có những khu vực không bao giờ nhận được ánh sáng mặt trời, được gọi là khu vực bị che khuất vĩnh viễn. Những miệng hố núi lửa, phát hiện được trong những khu vực tối vẫn có thể chứa nước đóng băng. Chương trình tìm kiếm, phát hiện và định lượng sự hiện diện của nước trên bề mặt Mặt Trăng có ý nghĩa quan trọng trong những sứ mệnh thám hiểm và định cư lâu dài trên Mặt Trăng của con người.

Nhưng đi đến những khu vực biệt lập tối vĩnh viễn và khám phá nước cũng như các nguồn tài nguyên quan trọng mà không có ánh sáng mặt trời là một thách thức rất lớn.

Công ty khởi nghiệp Maxar Technologies, đã đề xuất một giải pháp công nghệ khả thi, có thể giải quyết khó khăn này.

Trong một công trình nghiên cứu, phối hợp chặt chẽ với NASA, công ty khởi nghiệp Maxar phát triển một hệ thống, có khả năng chiếu sáng những khu vực bị bao phủ trong bóng tối vĩnh viễn. Ý tưởng công nghệ này được gọi là Light Bender.

Dự án công nghệ chuyển tải ánh sáng Light Bender

Light Bender là một ý tường công nghệ mới nhằm tạo ra và phân phối năng lượng trên bề mặt mặt trăng trong giai đoạn thực hiện sứ mệnh Artemis và “Sự hiện diện lâu dài của con người trên bề mặt mặt trăng” sau đó.

Ý tưởng sáng tạo này dựa trên một thiết bị kính định nhật (hệ thống quang học luôn hướng về phía mặt trời) sử dụng hệ thống quang học của kính viễn vọng Cassegrain làm phương tiện chính để thu, tập trung và hội tụ ánh sáng mặt trời.

Phần quan trọng thứ hai là hệ thống chuyển tải ánh sáng mặt trời, sử dụng thấu kính Fresnel chuẩn trực ánh sáng và sử dụng các tấm gương phản xạ để phân phối nguồn ánh sáng mặt trời cho nhiều trang thiết bị dùng cuối ở khoảng cách lớn hơn 1 km mà không bị tổn thất đáng kể.

Năng lượng mặt trời sau khi được tập trung và chuyển hướng đến thiết bị dùng cuối sẽ chuyển đổi thành điện năng, sử dụng các mảng quang điện nhỏ có đường kính 2m-4m), được gắn trên môi trường sống, bộ điều hòa nhiệt độ hoặc những phương tiện di động như xe máy tự hành hoặc trang thiết bị sử dụng tài nguyên tại chỗ (ISRU).

 

Truyển tải và cung cấp nguồn ánh sáng mặt trời cho các phương tiện, người dùng cuối cùng. Ảnh NASA

Robot có khả năng xây dựng hệ thống trên Mặt trăng

Giải pháp công nghệ này hoạt động bằng phương pháp phản chiếu ánh sáng mặt trời tới những tấm pin mặt trời được đặt trong không gian vùng tối. Những tấm pin này sẽ cung cấp ánh sáng chạy bằng năng lượng mặt trời cho những vùng lạnh và không có ánh sáng trên Mặt trăng.

Sean Dougherty, kiến trúc sư trưởng về robot tại Maxar, chủ nhiệm dự án Light Bender cho biết: “Bản chất những gì chúng tôi đang làm về ý tưởng rất đơn giản phản chiếu ánh sáng mặt trời tới một tấm pin mặt trời nằm trong bóng tối.

Ý đồ kỹ thuật này dường như dễ dàng thực hiện, nhưng thiết lập toàn bộ hệ thống phản xạ ánh sáng trên Mặt trăng thực sự là một công trình khó khăn.

Để thực hiện ý tưởng này trong điều kiện con người không thể thực hiện, Maxar lên kế hoạch triển khai các robot, làm việc tự hành trên bề mặt mặt trăng, thiết lập hệ thống năng lượng mặt trời.

“Thực hiện công trình này rất phức tạp do không có sự tham gia của con người. Chúng tôi đang sử dụng các khoản đầu tư vào khả năng tự động hóa cao, nghiên cứu những phương pháp mà các phi công vũ trụ NASA, có thể sử dụng robot lắp ráp và triển khai hệ thống gương phản xạ, cho phép tập trung ánh sáng mặt trời vào những tấm pin mặt trời, hoạt động trong bóng tối. Phương án này chưa bao giờ được thực hiện trước đây,” Dougherty nói.

Light Bender với gương phản xạ khổng lồ

Thiết kế Light Bender được đề xuất trên cơ sở thiết kế các cột cao 65 foot (20 mét) hoặc cột ống lồng. Cột ống được gắn với 2 tấm gương phản xạ dài 32 feet (10 mét), một ở phía dưới và một ở phía trên. Robot sẽ được đào tạo để tự động lắp ráp và triển khai ống lồng của cặp phản xạ này trên bề mặt mặt trăng.

Gương phản xạ phía dưới sẽ tiếp nhận ánh sáng mặt trời và phản chiếu tới gương thứ cấp, gương này sẽ tiếp tục phản xạ ánh sáng tới bộ thu.

“Những tấm gương phản xạ Light Bender sẽ là loại lớn nhất được lắp ráp tự động trong không gian. Những tấm gương 10 mét là chiều rộng của một sân quần vợt và chúng tôi đang nghiên cứu cách lắp đặt thiết bị hoàn toàn tự động. Đó không phải là một kỹ thuật dễ dàng, nhưng chúng tôi có chuyên môn để làm điều đó,” Dougherty nói.

Nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, các tấm pin mặt trời có thể được đặt trên bất kỳ thiết bị nào cần nguồn điện để hoạt động như các phương tiện tự hành, robot kỹ thuật hoặc công trình xây dựng để có thể sống và sinh hoạt trên Mặt trăng.

NASA đã lựa chọn Light Bender như một phần trong dự án Thông báo về Cơ hội Hợp tác. Giải pháp công nghệ hiện đang trong giai đoạn phát triển với kế hoạch trình diễn trên Trái đất vào năm 2025.