Đề xuất xây ‘siêu vành đai điện mặt trời’ dài gần 11.000km quanh Mặt Trăng, tham vọng tạo ra nguồn điện gần như vô hạn cho Trái Đất

Một ý tưởng táo bạo từ Nhật Bản đang hình dung về việc xây dựng một “vành đai điện mặt trời” khổng lồ bao quanh Mặt Trăng, sau đó truyền năng lượng về Trái Đất bằng sóng vi ba hoặc laser.

Dự án mang tên “Luna Ring” hiện mới chỉ tồn tại dưới dạng đề xuất và chưa có kế hoạch tài trợ công khai. Tuy nhiên, quy mô và tham vọng của nó đã khiến giới công nghệ chú ý suốt nhiều năm qua.

Ý tưởng phủ pin mặt trời quanh Mặt Trăng

Theo ý tưởng được đưa ra, các tấm pin mặt trời sẽ được lắp dọc theo đường xích đạo của Mặt Trăng nhằm đảm bảo luôn có ít nhất một phần hệ thống nhận được ánh sáng Mặt Trời.

Một số thiết kế mô tả “vành đai” này có chiều dài khoảng 10.900km và rộng tới hơn 400km.

Các nhà nghiên cứu đề xuất sử dụng đất Mặt Trăng để xây nền móng, sau đó phủ kín bằng pin năng lượng mặt trời. Điện tạo ra sẽ được truyền về Trái Đất thông qua sóng vi ba hoặc tia laser, hướng tới các trạm thu năng lượng chuyên dụng.

Những người ủng hộ cho rằng dự án có thể bắt đầu xây dựng từ khoảng năm 2035 và thậm chí tạo ra lượng điện khổng lồ vượt xa các hệ thống điện mặt trời hiện nay trên Trái Đất.

Tuy nhiên, phần lớn chuyên gia nhận định dự án hiện vẫn mang tính “khoa học viễn tưởng”, bởi công nghệ, ngân sách và năng lực xây dựng cần thiết đều chưa tồn tại ở quy mô đủ lớn.

Truyền điện từ Mặt Trăng về Trái Đất khó hơn tưởng tượng

Việc tạo ra điện trên Mặt Trăng mới chỉ là một nửa bài toán. Thách thức lớn hơn nằm ở việc đưa lượng điện đó về lưới điện Trái Đất mà không thất thoát quá nhiều năng lượng.

Theo các nhà nghiên cứu, sóng vi ba có lợi thế xuyên qua mây và thời tiết tốt hơn laser. Trong khi đó, laser cho phép truyền năng lượng chính xác hơn nhưng lại kéo theo nhiều lo ngại về an toàn nếu hệ thống gặp trục trặc.

Ý tưởng này thuộc lĩnh vực “điện mặt trời ngoài không gian”, tức thu năng lượng Mặt Trời bên ngoài bầu khí quyển Trái Đất rồi truyền không dây xuống mặt đất.

Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAEA) cho biết mô hình này sử dụng các trạm thu đặc biệt gọi là “rectenna” để chuyển sóng năng lượng thành điện.

Khái niệm truyền điện từ không gian thực tế đã được nhà khoa học Peter Glaser đề xuất từ năm 1968 và sau đó tiếp tục được NASA nghiên cứu.

Một lợi thế lớn là cường độ ánh sáng trong không gian mạnh hơn đáng kể so với lượng ánh sáng thực sự chạm tới bề mặt Trái Đất.

Vì sao Mặt Trăng hấp dẫn với năng lượng sạch?

Trên Trái Đất, điện mặt trời giống một nguồn năng lượng “bán thời gian”: rất hữu ích nhưng phụ thuộc vào thời tiết và thời điểm trong ngày.

Mặt Trăng gần như không có khí quyển, đồng nghĩa không có mây, mưa hay bão làm giảm ánh sáng.

Nếu có thể xây dựng và duy trì các tấm pin tại đây, con người có thể thu năng lượng ổn định hơn nhiều so với điện mặt trời trên Trái Đất.

Nguồn điện sạch liên tục này có thể giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch trong những thời điểm điện gió hoặc điện mặt trời suy giảm.

Nhưng Mặt Trăng cũng có “ban đêm” kéo dài 2 tuần

Dù thường được mô tả là nơi có ánh sáng liên tục, thực tế mỗi khu vực trên Mặt Trăng vẫn trải qua chu kỳ khoảng 327,5 giờ ban ngày rồi tiếp tục 327,5 giờ bóng tối, tương đương gần 2 tuần sáng và 2 tuần tối.

Đó là lý do ý tưởng “vành đai” được đưa ra.

Khi một phần của hệ thống rơi vào bóng tối, khu vực khác sẽ nhận được ánh sáng Mặt Trời, giúp toàn bộ mạng lưới vẫn duy trì sản lượng điện.

Tuy nhiên, điều này đồng nghĩa dự án cần hệ thống truyền tải điện khổng lồ chạy dọc Mặt Trăng cùng hoạt động bảo trì liên tục trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt.

Rào cản lớn nhất vẫn là tiền và công nghệ

Ngay từ năm 2011, ông Tetsuji Yoshida, Chủ tịch CSP Nhật Bản, đã thừa nhận dự án sẽ cần nguồn vốn khổng lồ và thậm chí chưa thể xác định tổng chi phí.

Ông cho rằng điện mặt trời trên Trái Đất hiện chỉ khai thác được khoảng “1/20 tiềm năng” so với điện mặt trời ngoài không gian.

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia khác nhận định điện mặt trời trên Mặt Trăng vẫn quá đắt đỏ so với các giải pháp hiện có.

Ngay cả khi nguồn tiền xuất hiện ngay ngày mai, việc xây dựng vẫn là thách thức cực lớn.

Robot sẽ phải hoạt động nhiều năm trong môi trường bụi Mặt Trăng có tính ăn mòn cao và nhiệt độ biến động cực đoan, đồng thời liên tục sửa chữa hỏng hóc.

Bên cạnh đó, bất kỳ hệ thống truyền điện bằng vi sóng hay laser nào cũng cần những khu vực thu nhận năng lượng khổng lồ trên Trái Đất cùng quy định an toàn nghiêm ngặt để tránh ảnh hưởng tới máy bay, vệ tinh và thời tiết.

Điện mặt trời ngoài không gian đã bắt đầu được thử nghiệm

Dù Luna Ring còn rất xa thực tế, nhiều mảnh ghép công nghệ quan trọng đã bắt đầu được thử nghiệm.

Viện Công nghệ California cho biết dự án thử nghiệm thiết bị trình diễn năng lượng mặt trời trong không gian của họ đã thành công trong việc truyền điện không dây trong không gian bằng một cấu trúc có thể triển khai với kích thước khoảng 1,8 × 1,8 m.

Trong khi đó, Cơ quan Vũ trụ châu Âu ( ESA) đang triển khai chương trình SOLARIS nhằm đánh giá tính khả thi và độ an toàn của điện mặt trời ngoài không gian, bao gồm nghiên cứu cách sóng vô tuyến hoạt động trong khí quyển Trái Đất.

Cơ quan này dự kiến đưa ra quyết định cho giai đoạn tiếp theo vào cuối năm 2025.

Điều đó có nghĩa, ít nhất ở thời điểm hiện tại, “vành đai điện mặt trời quanh Mặt Trăng” vẫn là một viễn cảnh của tương lai hơn là một công trường sắp được khởi công.

Theo Ecotias