Trung Quốc xây dựng một cơ sở nghiên cứu mô phỏng môi trường trọng lực thấp trên Mặt trăng, lấy cảm hứng từ thí nghiệm sử dụng nam châm để làm ếch bay lơ lửng.
Cơ sở mới có thể cung cấp nghiên cứu hữu ích cho hoạt động thám hiểm Mặt trăng của Trung Quốc, theo các nhà khoa học tham gia dự án. Nằm ở thành phố Tô Châu của tỉnh Giang Tô, theo dự kiến, môi trường mô phỏng sẽ chính thức mở cửa trong những tháng tới. Trưởng nhóm nghiên cứu Li Ruilin đến từ Đại học Mỏ và Công nghệ Trung Quốc, cho biết đây là lần đầu tiên một môi trường như vậy được xây dựng trên thế giới.
Buồng chân không ở trung tâm môi trường mô phỏng chứa Mặt trăng nhân tạo đường kính 60cm. (Ảnh: Li Ruilin).
Môi trường mô phỏng có thể khiến trọng lực "biến mất". Dù máy bay hoặc tháp rơi tự do có thể đạt trọng lực thấp, điều đó chỉ kéo dài trong tích tắc. Li chia sẻ ở môi trường mô phỏng, hiệu ứng này có thể kéo dài bao lâu tùy thích. Ở trung tâm của cơ sở là buồng chân không chứa một "Mặt trăng" cỡ nhỏ có đường kính 60 cm. Khung cảnh Mặt trăng nhân tạo gồm nhiều đá và bụi. Tại đây, trọng lực chỉ bằng 1/6 trọng lực của Trái Đất, một phần nhờ sự hỗ trợ của từ trường.
Khi từ trường đủ mạnh, nó có thể từ hóa và khiến mọi vật bay lơ lửng từ một con ếch sống tới hạt dẻ. "Một số thí nghiệm như thử nghiệm va chạm chỉ cần vài giây trong môi trường mô phỏng", Li giải thích. "Nhưng những thí nghiệm khác như thử nghiệm bò có thể cần tới vài ngày".
Theo Li, ý tưởng xây môi trường mô phỏng xuất phát từ thí nghiệm khiến ếch bay lơ lửng bằng nam châm từng giúp nhà vật lý người Nga Andre Geim đoạt giải Ig Nobel vào năm 2000. Geim, giáo sư ở Đại học Manchester, Anh, cũng từng giành giải Nobel Vật lý năm 2010 cho công trình về graphene. Theo ông, đệm từ không hẳn là phản hấp dẫn, nhưng có vô số tình huống trong đó việc mô phỏng vi trọng lực bằng từ trường có thể hữu ích trong nghiên cứu không gian.
Trung Quốc đang tiến hành chương trình khám phá Mặt trăng mang tên Hằng Nga bao gồm nhiệm vụ đưa robot tự hành lên vùng tối của Mặt trăng năm 2019, mang mẫu đá Mặt trăng về Trái Đất trong năm 2020. Tiếp theo, Trung Quốc muốn đưa phi hành gia tới Mặt trăng vào năm 2030 và cùng Nga thiết lập cơ sở nghiên cứu chung. Theo các nhà chức trách nước này, quá trình xây dựng trạm nghiên cứu có thể bắt đầu sớm nhất vào năm 2027. Trong khi đó, NASA cũng dự định đưa phi hành gia trở lại Mặt trăng vào năm 2024 trong chương trình Artemis.
Cơ sở ở Tô Châu sẽ đóng vai trò quan trọng trong những nhiệm vụ Mặt trăng tương lai của Trung Quốc, bao gồm xây dựng cơ sở hạ tầng trên Mặt trăng. Cơ sở sẽ cho phép các nhà khoa học thử nghiệm thiết bị, ngăn chặn nguy cơ tính toán nhầm gây tốn kém. Trong môi trường mô phỏng điều kiện cực hạn ở Mặt trăng, đá và bụi có thể mang đặc tính khác với thông thường. Ngoài ra, không có khí quyển trên Mặt trăng, nhiệt độ có thể thay đổi nhanh và đáng kể, hạt đất liên kết rời rạc hơn với nhau trong điều kiện trọng lực thấp.
Theo Li, môi trường mô phỏng Mặt trăng có thể được dùng để kiểm tra liệu công nghệ mới như in 3D có thể dùng để xây công trình trên bề mặt thiên thể hay không. Nó cũng giúp đánh giá khả năng thiết lập khu định cư vĩnh viễn cho con người, bao gồm vấn đề như mặt đất hấp thụ nhiệt tốt tới mức nào.
Mô phỏng môi trường khắc nghiệt của Mặt trăng trên Trái Đất không phải nhiệm vụ dễ dàng do cần lực từ mạnh đến mức đủ để làm đứt các bộ phận như dây điện siêu dẫn. Ngoài ra, nhiều bộ phận kim loại cần dùng trong buồng chân không không hoạt động bình thường khi ở gần nam châm mạnh. Li và cộng sự đã phát triển nhiều sáng kiến kỹ thuật để vượt qua những vấn đề này, trong đó có thay thế thép bằng nhôm ở một số bộ phận quan trọng. Ông cho biết cơ sở ở Tô Châu sẽ đón các nhà nghiên cứu đến từ khắp nơi trên thế giới.