Trên thế giới, chỉ có ba quốc gia có kinh nghiệm xây dựng trạm vũ trụ, đó là Mỹ, Nga và Trung Quốc. Ngoại trừ Trung Quốc – nơi mới chỉ bắt đầu xây dựng trạm vũ trụ trong những năm gần đây – thì Mỹ và Nga đã bắt đầu các dự án này từ năm 50 năm trước.

Thời gian đã trôi qua quá lâu; công nghệ vào thời điểm đó đã thay đổi hoàn toàn so với hiện tại. Với sự hỗ trợ của công nghệ mới và vật liệu mới, chúng ta hoàn toàn có thể tìm ra con đường phát triển mới.

Trần Nguyên Quang không phủ nhận điều này, bởi vì không chỉ có công nghệ mới mà còn có yếu tố “thời gian” – một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ đối với anh ta. Sau bốn trăm năm, các căn cứ khai thác khoáng sản trong không gian của loài người đã được thiết lập trên quỹ đạo sao Kim.

“Theo tôi, chúng ta nên áp dụng mô hình xây dựng mang tính mô-đun hóa cao. Giống như việc xếp ghép các khối xây, trước tiên chúng ta sẽ phóng những mô-đun cơ bản lên không gian. Những mô-đun này không chỉ bao gồm hệ thống cấu trúc, nguồn điện, hệ thống cung cấp và phân phối điện, hệ thống thông tin liên lạc… mà chúng ta còn có thể thêm hai mô-đun nữa vào đó: công nghệ in 3D và cánh tay máy móc.”

Ngay khi Chris nói xong, Trần Nguyên Quang bỗng nhận ra rằng ý tưởng này gần như giống hệt với thiết kế của trạm vũ trụ trong tương lai.

“Nghe có vẻ hơi khó tin, nhưng tôi không muốn nói đến kế hoạch của Max Space – đó là sử dụng công nghệ in 3D để nhanh chóng mở rộng các mô-đun. Lait, bạn đã nghe về kế hoạch kinh doanh của Max Space chưa?”

Trần Nguyên Quang lắc đầu: “Chưa.”

Chris không ngạc nhiên; thực ra, việc người này chưa nghe về nó còn là điều bình thường, bởi vì họ sống xa Silicon Valley và khó có thể cập nhật được những xu hướng mới nhất trong lĩnh vực hàng không vũ trụ tại đây. Kế hoạch của Max Space mới chỉ được đề xuất vào nửa đầu năm ngoái mà thôi.

“Max Space là một công ty hàng không vũ trụ tại Silicon Valley. Họ hy vọng có thể sử dụng công nghệ in 3D để đóng gói các vật liệu trên Trái Đất, sau đó vận chuyển chúng lên trạm vũ trụ, và các thiết bị trên trạm sẽ có nhiệm vụ giải đóng gói chúng. Nhờ đó, các mô-đun sẽ được mở rộng từ kích thước 1 mét khối thành 5 mét khối. Họ đặt niềm tin vào một loại vật liệu sợi có mật độ cao hoàn toàn mới.”

Sau khi nghe xong, Trần Nguyên Quang nhanh chóng nhận ra vấn đề trong phương pháp này: “Đúng là việc này có thể giúp chúng ta phóng một lượng lớn mô-đun lên không gian trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, hiện nay, nhờ vào những công nghệ vận chuyển có khả năng chở tải lớn, chi phí vận chuyển đã giảm xuống mức rất thấp; vì vậy, kích thước của các mô-đun trạ

Nhưng khi họ làm như vậy, làm thế nào để kiểm soát quá trình các vật liệu giãn nở theo đúng ý muốn của họ? Điều quan trọng hơn cả là vấn đề an toàn; việc chúng có thể giãn nở đồng nghĩa với sự xuất hiện của áp lực, và nếu xảy ra vụ nổ trong quá trình vận chuyển thì phải giải quyết như thế nào?”

Chris gật đầu: “Đúng vậy, đó chính là những vấn đề kỹ thuật mà họ đang cố gắng vượt qua hiện nay. Vì vậy, vào năm ngoái, họ đã tổ chức một hội nghị công nghệ tại Besose để thử gây sự chú ý và thu hút đầu tư từ các bên liên quan.”

Tôi nói rằng Max Space không có ý định áp dụng cùng chiến lược với họ, mà chỉ muốn nhấn mạnh rằng việc trang bị thiết bị in 3D trên trạm vũ trụ không phải là điều mới mẻ; đã có người thử nghiệm điều này trước đây. Thậm chí, Max Space còn tiến hành một số thử nghiệm trên Trạm Vũ trụ Quốc tế nữa.”

Trần Nguyên Quang hiểu rõ lý do tại sao Chris lại nói như vậy: “Chris, ngay cả khi chưa ai từng làm điều đó trước đây, chúng ta vẫn có thể thực hiện được. Bạn phải hiểu rằng, công ty của tôi hoàn toàn không có mối liên kết nào với Cục Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ; dự án Guangjia Aerospace hoạt động hoàn toàn theo ý chí cá nhân của tôi, và nó không cần phải chịu trách nhiệm trước bất kỳ tổ chức nào. Vì vậy, chúng ta không cần phải thực hiện những nghiên cứu về tính khả thi; dù bạn đề xuất những ý tưởng có vẻ táo bạo đến đâu, hay chưa từng có tổ chức nào thực hiện trước đây, tôi vẫn sẵn lòng thảo luận về khả thi của chúng. Chỉ cần về mặt lý thuyết nó khả thi, và nó thực sự mang lại những lợi thế độc đáo, dù phải vượt qua bao nhiêu khó khăn kỹ thuật, tôi cũng sẽ tìm cách giải quyết. Chúng ta là một tổ chức thương mại; điều chúng ta theo đuổi là hiệu quả, chứ không phải sự ổn định.”

Trần Nguyên Quang lo lắng rằng Chris có thể nghĩ rằng Guangjia Aerospace giống như SpaceX, có mối quan hệ sâu rộng với các cơ quan hàng không vũ trụ trong nước. Là một chuyên gia trong lĩnh vực này, Chris rất hiểu rõ phong cách hoạt động của Cục Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ: một từ để mô tả là “ổn định”. Vì vậy, Trần Nguyên Quang cho rằng Chris cần phải cung cấp thêm những ví dụ cụ thể để chứng minh tính khả thi của đề xuất mình đưa ra.

Chris gật đầu: “Tôi hiểu rồi. Đúng vậy, một công ty có thể vượt qua SpaceX trong thời gian ngắn như vậy, thì sự táo bạo chính là đặc điểm nổi bật của họ. Quay trở lại với chủ đề ban đầu, mục đích của việc chúng ta trang bị các module in 3D là để sản xuất những bộ ph

Và những bộ phận kết nối này hoàn toàn có thể được sản xuất tự động bởi các thiết bị in 3D trên trạm vũ trụ. Trong tương lai xa hơn, việc mở rộng trạm vũ trụ cũng có thể được thực hiện trực tiếp bởi chính trạm vũ trụ đó. Tôi còn muốn nói thêm rằng, trong thời gian ngắn, việc khai thác khoáng sản trên các tiểu hành tinh là điều rất khó khăn; chúng ta có thể bắt đầu từ việc khai thác trên Mặt Trăng trước. Trên Mặt Trăng không chỉ có heli-3 mà còn có rất nhiều loại đá, những loại đá này có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất bê tông. Các bộ phận cấu tạo của trạm vũ trụ chúng ta hoàn toàn có thể được xây dựng bằng bê tông.

Trần Nguyên Quang hơi nghi ngờ tai mình, bởi vì lúc nãy anh đã nói với Chris rằng dù là kế hoạch nào quá táo bạo, anh cũng có thể chấp nhận được; vì vậy anh không dám nói thêm gì nữa. Nhưng ý tưởng sử dụng bê tông để làm thành phần cấu tạo của trạm vũ trụ vẫn hơi vượt ra ngoài khả năng hiểu biết của Trần Nguyên Quang. Bởi vì theo quan niệm trước đây, các bộ phận của trạm vũ trụ càng nhẹ thì càng tốt; vì vậy, dù là Trạm Vũ trụ Quốc tế hay Trạm Vũ trụ Hoa Quốc, hợp kim nhôm luôn là lựa chọn duy nhất. Trong tương lai, thép titan và một số vật liệu hợp kim kim loại khác cũng có thể được sử dụng, và một số loại nhựa có cấu trúc đặc biệt cũng có thể được xem xét. Nhưng việc sử dụng bê tông thì có vẻ hơi vượt quá giới hạn thông thường. “Bê tông ư? Tôi vẫn chưa hiểu rõ về kế hoạch này; xin hãy giải thích chi tiết hơn cho tôi.” Chris gật đầu: “Tôi biết rằng đây là một ý tưởng gây ấn tượng mạnh đối với những người lần đầu tiên nghe về nó. Thực tế, ý tưởng này hoàn toàn có thể được thực hiện. Bê tông thực sự là một vật liệu rất phù hợp. Với công nghệ sản xuất bê tông hiện tại, thông qua việc thiết kế tỷ lệ pha trộn phù hợp, chúng ta có thể dễ dàng đạt được độ bền chống nén lên tới 6000 psi. Nếu thêm chất siêu plastic hóa vào, độ bền này có thể tăng lên tới 10.000 psi; còn nếu sử dụng bột silic để xử lý bê tông siêu plastic hóa, độ bền có thể được nâng lên tới 17.000 psi. Chúng ta có thể sản xuất bê tông trên Mặt Trăng, sử dụng đá Mặt Trăng làm nguyên liệu; trước đây, Hiệp hội Xi măng Boston đã thực hiện các thử nghiệm và kết luận rằng đá Mặt Trăng là một nguyên liệu rất chất lượng cao. Trên Mặt Trăng không chỉ có đá Mặt Trăng mà còn có bụi Mặt Trăng, vốn là một loại vật chất tương tự tro núi lửa, cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu.

Bằng cách sử dụng gió Mặt Trời để đưa hydro vào đất bề mặt Mặt Trăng, nồng độ hydro có thể đạt tới 100 ppm. Nếu việc thu hồi hydro không khả thi về mặt kinh tế, thì chúng ta có thể lấy hydro từ Trái Đất. Những nghiên cứu trước đây về đá bazan và đá syenit được mang về từ sứ mệnh Apollo 17 đã cho thấy hoàn toàn có thể sản xuất các loại sợi thủy tinh và xi măng chứa hàm lượng oxit nhôm cao trên Mặt Trăng. Tiếp theo, bằng cách nung chảy bê tông Mặt Trăng trong lò nung sử dụng năng lượng mặt trời, chúng ta có thể tạo ra loại bê tông rất bền, nhưng lại vỡ khi hấp thụ nước. Tuy nhiên, trên Mặt Trăng – nơi có trọng lực thấp và không có bầu khí quyển – việc vận chuyển vật liệu xây dựng từ bề mặt Mặt Trăng lên quỹ đạo Trái Đất sẽ tiết kiệm được rất nhiều năng lượng so với việc vận chuyển chúng từ bề mặt Trái Đất. Bê tông sẽ được trộn và đổ bên ngoài trạm vũ trụ; trạm vũ trụ có thể điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và độ ẩm phù hợp cho quá trình này.

(Nhà máy sản xuất bê tông trong không gian theo nguyên lý này)

Chris đã xin một tờ giấy từ Trần Nguyên Quang và vẽ sơ đồ của nhà máy sản xuất bê tông trong không gian đó lên giấy. “Bạn xem này, hai động cơ tên lửa ở cuối ống kéo ra từ các module giúp hệ thống quay để tạo ra lực ly tâm cần thiết. Lực ly tân này cho phép các máy trộn thông thường có thể hoạt động trong môi trường không trọng lực. Vật liệu bê tông sẽ được bơm từ thùng chứa qua ống vào máy trộn. Khi máy trộn quay 90 độ đến vị trí thẳng đứng, nó sẽ tiếp tục quay quanh trục của mình để trộn hỗn hợp. Sau đó, khi máy trộn quay thêm 90 độ nữa, miệng đổ sẽ hướng ra ngoài, và máy trộn có thể đổ hỗn hợp bê tông mới vào thùng chứa. Bộ phận bơm chất lỏng xoắn ốc sẽ đưa hỗn hợp bê tông ướt đến vị trí đổ. Sau khi đổ bê tông vào khuôn, nó sẽ được làm cứng bằng máy rung phù hợp, và người vận hành sẽ dùng cái xẻng lớn để chỉnh sửa bề mặt bê tông trong môi trường không có vết nứt. Trong xây dựng trên Trái Đất, bê tông thường cần được để yên trong 7 ngày sau khi đổ; nhưng trong môi trường có trọng lực thấp, do áp lực trong quá trình làm cứng bê tông thấp hơn, thời gian này có thể được rút ngắn xuống còn 1 ngày. Vì chi phí sản xuất nước trong không gian rất cao, chúng ta có thể sử dụng bộ ngưng tụ để thu hồi lượng nước bay hơi trong quá trình bê tông đông cứng. Một khi bê tông đã khô hoàn toàn, cấu trúc đó có thể được lấy ra khỏi các module. Việc áp dụng công nghệ đúc bê tông bằng khuôn trượt như vậy sẽ giúp chúng ta xây dựng các module trạm vũ trụ

Mặc dù việc xây dựng các cơ sở khai thác trên Mặt Trăng và vận chuyển bê tông từ đó ra không gian gặp phải rất nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật, nhưng về mặt lý thuyết thì hoàn toàn khả thi. Nếu mở rộng tầm nhìn ra xa hơn, sẽ thấy chi phí cho chiến lược này là rất thấp.

Bởi vì việc đi lại giữa Mặt Trăng và quỹ đạo Trái Đất sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với việc đi lại giữa hai điểm trên cùng một hành tinh.

Ngay cả những động cơ tên lửa được vận hành bằng điện cũng có thể thực hiện được điều này.

Nhờ vậy, các cơ sở trên Mặt Trăng có thể đảm nhận vai trò thu thập đá, xây dựng các nhà máy phát điện sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng hạt nhân, cũng như cung cấp dịch vụ vận chuyển cho các phương tiện bay. Như vậy, việc mở rộng quy mô trạm vũ trụ có thể tự động diễn ra trong không gian.

“Vì vậy, Mặt Trăng nên là mục tiêu tiếp theo sau trạm vũ trụ của chúng ta. Theo thiết kế của tôi, chúng ta nên xây dựng trạm vũ trụ dưới hình thức một dãy các khối hình lập phương được nối liền với nhau, tạo thành một “tàu vũ trụ” trôi nổi trên quỹ đạo Trái Đất. Trong tương lai, chúng ta có thể thêm các mô-đun bổ sung xung quanh “tàu vũ trụ” này bằng công nghệ sản xuất bê tông trên Mặt Trăng. Nó sẽ giống như một cái cây – hiện tại chúng ta đang xây dựng phần thân chính của nó, còn những mô-đun bê tông trong tương lai sẽ là những cành lá của nó.” Chris kết luận.