Các nhà khoa học Trung Quốc đang nghiên cứu cách giúp những phi hành gia tương lai trên sao Hỏa tự sản xuất nhiên liệu từ chính khí quyển của hành tinh này. Đây là dấu hiệu cho thấy Bắc Kinh nghiêm túc với tham vọng một ngày đưa con người lên Hành tinh Đỏ.
Một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Thám hiểm Không gian Sâu, cơ sở được nhà nước Trung Quốc tài trợ ở thành phố Hợp Phì, đã phát triển chất xúc tác có khả năng chuyển đổi carbon dioxide (CO₂) thành methanol, một loại nhiên liệu lỏng. CO₂ chiếm hơn 95% khí quyển sao Hỏa.
“ Methanol có thể được sử dụng làm nhiên liệu để phát điện, cung cấp nhiệt và vận hành các xe tự hành trên sao Hỏa. Hợp chất này cũng có thể đóng vai trò nguyên liệu hóa học để sản xuất chất chống đông, vật liệu xây dựng và nhiều sản phẩm khác”, nhà khoa học về tài nguyên không gian Zhang Zhe cùng các cộng sự viết trong nghiên cứu được công bố trực tuyến trên Tạp chí Khám phá Không gian Sâu.
Theo nhóm nghiên cứu, sao Hỏa được xem là điểm đến trọng yếu của các sứ mệnh đưa con người lên không gian trong tương lai, hướng tới việc hạ cánh và lưu trú dài hạn. Hành tinh này có thể cung cấp các nguồn tài nguyên hữu ích như khí quyển, băng nước và khoáng sản. Nếu có thể sản xuất nhiên liệu cùng những hóa chất thiết yếu ngay tại chỗ, các sứ mệnh sẽ giảm đáng kể lượng hàng hóa phải vận chuyển từ Trái đất, qua đó hạ chi phí và giúp các căn cứ trên sao Hỏa tự chủ hơn.
Chất xúc tác mới giúp tăng sản lượng methanol gấp 11 lần
Chất xúc tác do nhóm nghiên cứu phát triển kết hợp đồng với natri trên một cấu trúc tinh thể xốp giống miếng bọt biển. Vật liệu này thúc đẩy phản ứng giữa CO₂ và hydro để tạo ra methanol. Hydro có thể được sản xuất từ băng nước trên sao Hỏa.
Trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm trên Trái đất, chất xúc tác mới tạo ra lượng methanol cao gấp 11 lần so với khi chỉ sử dụng đồng, đồng thời giảm các sản phẩm phụ không mong muốn.
“Công trình này cũng cho thấy việc sản xuất methanol ngay tại chỗ từ carbon dioxide trong khí quyển sao Hỏa có tính khả thi về mặt kỹ thuật ở một mức độ nhất định”, nhóm nghiên cứu viết.
Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) từ lâu đã đặt mục tiêu đưa phi hành gia lên sao Hỏa, dù chưa ấn định thời điểm cụ thể. Trong giai đoạn 2021-2023, thiết bị Moxie có kích thước tương đương một chiếc máy nướng bánh mì, được lắp trên xe tự hành Perseverance của NASA, đã thành công trong việc tạo ra oxy từ khí quyển sao Hỏa.
Trong khi NASA và SpaceX chủ yếu nghiên cứu phương án chuyển CO₂ trên sao Hỏa thành methane để cung cấp nhiên liệu cho tên lửa quay về Trái đất, nhóm khoa học Trung Quốc lại lựa chọn methanol.
Sự khác biệt nằm ở đặc tính của hai loại nhiên liệu. Methane phải được bảo quản ở nhiệt độ cực thấp, trong khi methanol vẫn ở dạng lỏng tại nhiệt độ phòng. Điều này giúp methanol dễ lưu trữ hơn và có thể được sử dụng linh hoạt cho nhiều mục đích.
Trong các thử nghiệm, natri cho hiệu quả tốt hơn kali và cesium. Nguyên tố này giúp chất xúc tác giữ CO₂ và duy trì các phân tử khí gần những vị trí phản ứng trên bề mặt đồng.
Mỗi kilogram chất xúc tác tạo ra khoảng 245 gram methanol mỗi giờ. Vật liệu cũng duy trì hoạt động ổn định trong suốt thử nghiệm kéo dài 12 giờ.
Trung Quốc đặt mục tiêu đưa mẫu đất đá sao Hỏa về Trái đất
Sao Hỏa, hành tinh có nhiều điểm tương đồng với Trái đất nhất trong số các hành tinh lân cận, từ lâu đã trở thành mục tiêu hàng đầu của những cường quốc không gian muốn đưa con người tới đây.
Với sứ mệnh Thiên Vấn-1 hạ cánh thành công xuống sao Hỏa năm 2021, Trung Quốc trở thành quốc gia duy nhất ngoài Mỹ từng đưa tàu vũ trụ không người lái hạ cánh thành công trên hành tinh này.
Trung Quốc dự kiến phóng sứ mệnh Thiên Vấn-3 vào khoảng năm 2028, với mục tiêu đưa ít nhất 500 gram mẫu vật từ sao Hỏa về Trái đất vào khoảng năm 2031. Ông Liu Jizhong, tổng thiết kế sư của sứ mệnh, cho biết nhiệm vụ này được kỳ vọng sẽ đưa nhân loại lần đầu tiên thu thập và đưa mẫu vật từ sao Hỏa trở về Trái đất.
Tuy nhiên, nhóm của Zhang Zhe nhấn mạnh rằng vẫn cần tiến hành thêm nhiều nghiên cứu trước khi có thể ứng dụng công nghệ sản xuất methanol trên sao Hỏa. Một trong những thách thức lớn là tìm ra phương pháp thu gom và nén khí quyển vốn rất loãng của hành tinh này.
Theo SCMP
