Những điểm chính
- Nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ Harbin đề xuất hệ thống truyền năng lượng bằng laser cho khu vực cực nam mặt trăng.
- Mạng lưới laser có thể tăng hiệu quả vùng phủ sóng năng lượng lên hơn 35% và gần như kết nối liên tục các khu vực thám hiểm.
- Thử nghiệm với dữ liệu NASA cho thấy hệ thống có thể truyền ít nhất 98 watt điện ở cự ly 5 km, đủ để cung cấp năng lượng cho rover trong các hố tối.
- Giải pháp giúp rover không cần mang pin nặng hoặc dùng cáp truyền điện trong các khu vực tối tăm trên mặt trăng.
- Nhóm nghiên cứu dự kiến tích hợp truyền thông và truyền tải năng lượng laser nhằm giải quyết bài toán dữ liệu cho rover trong vùng tối.
Giấc mơ truyền điện không dây của Tesla tìm thấy hướng ứng dụng trên mặt trăng
Ý tưởng truyền tải điện không dây của nhà phát minh lừng danh Nikola Tesla trên Trái Đất chưa bao giờ trở thành hiện thực. Tuy nhiên, hơn một thế kỷ sau, các nhà khoa học Trung Quốc tin rằng công nghệ này có thể được hiện thực hóa lần đầu tiên tại mặt trăng, khi điều kiện đặc thù tại cực nam mặt trăng tạo ra cơ hội thuận lợi cho việc truyền năng lượng bằng tia laser.
Sử dụng ánh sáng Mặt Trời quanh năm tại cực nam mặt trăng
Khu vực cực nam mặt trăng sở hữu những vành miệng hố nhận ánh sáng gần như liên tục, trong khi các vùng tối vĩnh viễn kế bên chứa băng nước quý giá bị đóng băng dưới hoặc trên bề mặt. Thay vì dùng các dây dẫn điện dài hay pin nặng, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Harbin đề xuất thiết lập các trạm phát năng lượng mặt trời trên các đỉnh núi được chiếu sáng để truyền năng lượng qua tia laser tới các xe rover đang thám hiểm các hố sáng tối đan xen.
Đây là giải pháp mang tính đột phá trong việc cung cấp điện liên tục cho các phương tiện hoạt động ở vùng tối xoáy, nơi bình thường không thể sử dụng năng lượng mặt trời do thiếu ánh sáng trực tiếp.
Mạng lưới laser tối ưu cho việc thám hiểm lâu dài
Bài báo khoa học đăng trên tạp chí Journal of Deep Space Exploration mô tả chiến lược triển khai tối ưu và nghiên cứu mô phỏng mạng lưới truyền năng lượng bằng laser trên mặt trăng. Các nhà khoa học từ Viện Công nghệ Harbin, đồng thời là thành viên các phòng thí nghiệm quốc gia trọng điểm về thông tin laser không gian và cơ chế hàng không vũ trụ, cho biết việc định vị các trạm phát cách nhau khoảng 100 mét có thể tăng khả năng bao phủ năng lượng hiệu quả hơn 35% và kết nối vùng nhận năng lượng gần như liên tục.
Hệ thống này sẽ bao gồm nhiều trạm hoạt động liên kết với nhau, giúp các xe rover di chuyển giữa các vùng phủ sóng mà không cần mang theo nguồn điện dự phòng cồng kềnh. Việc lựa chọn vị trí dựa trên mô hình thống kê để tối đa hóa vùng phủ sóng và tính kết nối thay vì chỉ dựa vào độ chiếu sáng.
Thách thức kỹ thuật và tiềm năng công nghệ tương lai
Thử nghiệm sử dụng dữ liệu địa hình từ hệ thống đo cao laser Lunar Orbiter của NASA ở khu vực miệng hố Shackleton, một trong những vị trí chiến lược bậc nhất cho nghiên cứu mặt trăng, đã cho thấy hiệu suất đáng kể. Phạm vi phủ sóng tăng từ gần 18% lên trên 24%, trong khi tính liên kết vùng tăng từ dưới 40% lên gần 100%, biến các vùng năng lượng riêng lẻ thành một mạng lưới liên tục.
Đăng ký bản tin QMVN
Nhận tin tổng hợp mỗi sáng - chỉ những bài đáng đọc, không spam.
Mô phỏng cho thấy hệ thống có thể truyền khoảng 371 watt công suất quang học và 98 watt điện ở khoảng cách 5km, đủ để cung cấp năng lượng cho các hoạt động bên trong các khu vực tối vĩnh viễn.
Nhóm nghiên cứu dự kiến mở rộng nghiên cứu về việc kết hợp truyền tải năng lượng và truyền thông bằng laser, vừa cung cấp điện vừa truyền dữ liệu băng thông cao tới các xe thám hiểm trong vùng tối.
Tầm quan trọng của đề xuất trong bối cảnh cạnh tranh khám phá không gian
Giải pháp được đưa ra trong thời điểm Mỹ và Trung Quốc đều tập trung phát triển sự hiện diện lâu dài tại mặt trăng, đặc biệt hướng đến cực nam – khu vực có tiềm năng khai thác băng nước và thuận lợi cho việc cung cấp năng lượng mặt trời cho các cơ sở nghiên cứu và phương tiện di chuyển.
Mô hình truyền năng lượng bằng laser tại mặt trăng không chỉ giảm sự phụ thuộc vào pin hay hệ thống dây cáp cồng kềnh mà còn thể hiện bước tiến quan trọng trong công nghệ không gian của Trung Quốc, đồng thời mở ra hướng mới cho các nhiệm vụ thám hiểm, khai thác và xây dựng cơ sở vững chắc trên Mặt Trăng trong tương lai gần.
Sự phát triển này có thể trở thành bước đệm đưa giấc mơ truyền điện Tesla không dây lên một tầm cao mới, lần đầu tiên được ứng dụng ngoài Trái Đất.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao truyền điện không dây bằng laser phù hợp cho khu vực cực nam mặt trăng?
Khu vực này có đỉnh núi luôn được chiếu sáng gần như liên tục trong khi các hố sâu quanh đó luôn tối vĩnh viễn, khiến cho việc truyền điện qua laser từ đỉnh đến các xe rover trong hố rất phù hợp.
Hệ thống truyền năng lượng bằng laser có thể truyền công suất bao nhiêu trên mặt trăng?
Mô phỏng cho thấy hệ thống có thể truyền khoảng 371 watt công suất ánh sáng và thu hồi được 98 watt điện cho các rover ở khoảng cách 5 km.
Mục tiêu của việc phát triển mạng lưới truyền năng lượng này là gì?
Mục đích là cung cấp nguồn điện liên tục cho các xe thám hiểm trong vùng tối mà không phải mang theo pin hoặc sử dụng dây diện dài, đồng thời kết hợp truyền dữ liệu bằng laser trong tương lai.
Bài viết được biên tập với sự hỗ trợ của công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), tổng hợp từ các nguồn tin dẫn bên dưới và đã qua kiểm duyệt của toà soạn Quang Minh Việt Nam.
