Trạm vũ trụ Tiangong (tạm dịch: Thiên Cung) đã đi vào hoạt động đầy đủ vào tháng này khi module dịch vụ cuối cùng tên Mengtian (Mộng Thiên) ghép nối thành công đầu tháng 11 vừa qua. Theo nhận định của một số nhà khoa học, Tiangong – cơ sở hạ tầng lớn nhất trên quỹ đạo hiện do một quốc gia sở hữu và vận hành độc quyền – có thể thay đổi cuộc chạy đua vào không gian.
Đáng chú ý, bản thân trạm không gian 'made in China' này cũng sắp được sử dụng để làm nền tảng thực hiện một dự án đầy tham vọng: Thu năng lượng Mặt trời từ không gian và truyền về mặt đất dưới dạng chùm vi sóng năng lượng cao.
Trạm vũ trụ Tiangong của Trung Quốc
Theo SCMP, trong một hội thảo hôm 22/11 tại Văn Xương, Hải Nam (Trung Quốc), ông Yang Hong, giám đốc thiết kế của Tiangong, cho biết trạm không gian sẽ đóng vai trò quan trọng trong dự án nhà máy năng lượng mặt trời trong không gian (SSPS) của Trung Quốc. Theo đó, Tiangong sẽ cung cấp nền tảng thử nghiệm cho các thiết bị điện cao thế và giúp lắp ráp những cấu trúc siêu lớn
Ông Yang Hong khẳng định, trạm Tiangong có đầy đủ các nguồn lực và khả năng để thực hiện các cuộc thử nghiệm nhằm xác minh tính khả thi của các công nghệ chủ chốt, đẩy nhanh các đột phá công nghệ và tích lũy dữ liệu khi thử nghiệm trên quỹ đạo cho dự án SSPS.
Trung Quốc có kế hoạch tiến hành thí nghiệm truyền năng lượng từ không gian đến Trái đất đầu tiên trong vài năm tới. Một nhà máy điện không gian cỡ nhỏ có thể cung cấp điện sẽ đi vào hoạt động vào những năm 2030, trong khi việc sản xuất điện thương mại dự kiến sẽ bắt đầu vào những năm 2050.
Một nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Vũ trụ Trung Quốc vào tháng 6 tiết lộ, nhà máy điện không gian của Trung Quốc sẽ là một cấu trúc rộng 1 km, với khả năng truyền tia vi sóng công suất gigawatt về Trái đất từ khoảng cách 36.000 km.
Được biết, trạm vũ trụ Tiangong sẽ thực hiện một số thí nghiệm quan trọng để biến ý tưởng xây dựng một nhà máy điện không gian thành hiện thực. Đây được coi là một nền tảng lý tưởng để Trung Quốc đánh giá hiệu suất lâu dài của công nghệ và thiết bị mới trên quỹ đạo. Bản thân một số cổng bên ngoài của trạm đã được thiết kế để cắm thiết bị điện công suất cao.
Các nhà khoa học vũ trụ Trung Quốc cũng có kế hoạch sử dụng các tàu chở hàng, vốn thường tự hủy trong quá trình hồi quyển sau khi hoàn thành nhiệm vụ, để tạo thành 'bộ khung' cho nhà máy điện mặt trời trên quỹ đạo. Theo đó, bằng cách sử dụng một số cánh tay robot, Tiangong có thể lắp ghép một số tàu chở hàng cùng một số tấm pin mặt trời để tạo thành một nguyên mẫu nhà máy điện không gian.
Sau khi bay lên quỹ đạo 100 km phía trên trạm vũ trụ bằng các động cơ đẩy ion để đảm bảo an toàn, nhà máy điện mini này sẽ tiến hành một loạt các thí nghiệm để chứng minh việc vận hành một nhà máy điện không gian quy mô lớn là khả thi. Một trong số các thí nghiệm sẽ bao gồm việc truyền năng lượng vi sóng về mặt đất, cũng như cung cấp năng lượng cho một vệ tinh bằng tia laser năng lượng cao chùm tia.
Truyền điện từ quỹ đạo về Trái Đất có khả thi?
Không giống như các trang trại điện Mặt trời chỉ có thể hoạt động vào ban ngày, các nhà máy sản xuất điện Mặt trời trên không gian có thể thu và truyền năng lượng 24 giờ một ngày.
Các chùm vi sóng có thể xuyên qua các đám mây và được thu bởi một ăng-ten trên mặt đất để tạo ra điện. Bản thân các nhà máy điện không gian có thể hướng chùm tia năng lượng tới hầu hết mọi địa điểm trên mặt đất khi hoạt động trong quỹ đạo địa tĩnh - mang tới một lợi thế rất lớn.
Không chỉ Trung Quốc, Liên minh châu Âu và nhiều quốc gia, bao gồm Nhật Bản, Anh và Mỹ, đã đưa ra các chương trình nghiên cứu để phát triển các công nghệ tương tự. Lực lượng Không quân Mỹ đã lên kế hoạch phóng một vệ tinh chạy bằng năng lượng mặt trời vào năm 2025, với khả năng tạo ra và truyền các chùm vi sóng tập trung từ quỹ đạo gần Trái đất.
Nhiều quốc gia đã lên kế hoạch xây dựng các trạm năng lượng Mặt trời trên quỹ đạo.
Tuy nhiên, việc làm thế nào để giữ cho chùm năng lượng nhắm vào một điểm chính xác trên Trái đất trong khoảng cách hàng chục nghìn km vẫn là một thách thức lớn, theo các nhà khoa học Trung Quốc tham gia vào các dự án này. Bên cạnh đó, việc tạo ra một dòng điện mạnh và chuyển đổi thành vi sóng sẽ tạo ra quá nhiều nhiệt và nhiều vấn đề khác nhau, vốn không dễ để giải quyết trong môi trường không gian.
Một số nhà nghiên cứu cũng cảnh báo rằng, việc truyền các luồng năng lượng có cường độ mạnh một cách liên tục giữa không gian và mặt đất có thể gây ra những xáo trộn trong tầng điện ly, dẫn đến những tác động bất ngờ đến môi trường Trái đất.
Ngoài ra, cộng đồng khoa học cũng tranh cãi việc liệu các chùm vi sóng có gây hại cho thông tin liên lạc, sức khỏe con người hay môi trường hay không. Một số nghiên cứu được thực hiện cho rằng vi sóng – chủ yếu ở cùng dải tần như dải tần được sử dụng bởi bộ định tuyến Wi-fi – sẽ an toàn cho con người, ngoại trừ trường hợp một ai đó bước vào khu vực tiếp nhận sóng.