Trên không gian, mọi thứ đều cần được tận dụng, bao gồm cả chất thải của các phi hành gia.
Kể từ khi Tổng thống Mỹ Donald Trump đưa ra kế hoạch quay lại Mặt Trăng vào năm 2024, NASA và các đối tác của mình đã làm việc rất vất vả để kịp tiến độ. Cơ quan vũ trụ này thậm chí đã tính đến việc xây trạm vũ trụ cố định trên Mặt Trăng để làm trạm tiếp trợ cho các chiến dịch lên Hoả Tinh.
Nếu vận chuyển mọi thứ cần thiết từ Trái Đất, chi phí sẽ rất cao. Do vậy, các nhà khoa học sẽ phải sáng tạo với nguồn lực hạn chế trên bề mặt Mặt Trăng. Bụi trên Mặt Trăng là một vật liệu xây dựng tuyệt vời và nước tồn tại dưới dạng băng ở cực nam có thể biến thành nhiên liệu tên lửa. Nhưng mặt hàng nóng nhất trong số chúng rất có thể là nước tiểu của phi hành gia.
Nước tiểu có thể trở thành thứ rất quan trọng trên Mặt Trăng. (Ảnh: Wired).
Vật liệu xây dựng mới
Đầu năm nay, một nhóm các nhà nghiên cứu châu Âu đã chứng minh rằng ure, hợp chất phổ biến thứ hai trong nước tiểu của con người sau nước, có thể được trộn lẫn với bụi bẩn mặt trăng và dùng để thi công. Vật liệu thu được là geopolymer, có tính chất tương tự bê tông và có khả năng được sử dụng để xây dựng bãi đáp, môi trường sống và các cấu trúc khác trên Mặt Trăng.
Trên Trái Đất, geopolymer thường sử dụng tro bay, sản phẩm thải từ đốt than trộn với nước và một số hợp chất khác để tạo ra vật liệu thay thế bê tông. Lớp đất bề mặt của Mặt Trăng cũng có thể thay thế tro bay, nhưng nước thì không dễ kiếm.
"Nước cực kỳ quý trên Mặt Trăng. Vì vậy, một trong những mục tiêu chính của chúng tôi với nghiên cứu này là giảm lượng nước cần thiết để sản xuất geopolymer", Marlies Arnhof, thành viên của nhóm nghiên cứu thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) chia sẻ với Wired.
Chất siêu dẻo là vật liệu được sử dụng để làm giảm hàm lượng nước của bê tông và địa vật lý trong khi duy trì khả năng chảy của chúng. Trên Trái Đất, chất siêu dẻo thường là những chất khó phát âm như naphthalene và polycarboxylate. Nhưng như Arnhof và các đồng nghiệp của cô đã phát hiện ra, ure cũng hoạt động tốt và có sẵn trên Mặt Trăng, miễn là có các phi hành gia ở đây.
Nước tiểu đóng vai trò quan trọng để xây dựng nên một trạm vũ trụ cố định trên Mặt Trăng. (Ảnh: ESA).
Thay vì lọc các chất gây ô nhiễm trong nước tiểu phi hành gia và tái chế thành nước thải, nước tiểu có thể được lưu trữ trong một bể chứa và thu hoạch ure. Để kiểm tra ý tưởng, các nhà nghiên cứu đã trộn bột ure tổng hợp với chất mô phỏng đất bề mặt để tạo ra các cấu trúc hình trụ có kích thước bằng nắm tay và để chúng khô. Sau đó, họ dùng máy in 3D để tạo ra một kết cấu, tương tự cách xây dựng trên Mặt Trăng. Kết quả là chất liệu khá bền, tránh được nứt.
Vật liệu từ nước tiểu cũng có thể giúp phi hành gia tránh khỏi bức xạ ion hóa nguy hiểm trên bề mặt Mặt Trăng. Mặt Trăng không có bầu khí quyển hoặc từ trường mạnh để làm chệch hướng bức xạ từ Mặt Trời, điều đó có nghĩa là các phi hành gia có nguy cơ mắc bệnh ung thư cao hơn khi ở trên bề mặt Mặt Trăng. Geopolymer từng được sử đụng dể chứa chất thải hạt nhân trên Trái Đất, và trên Mặt Trăng nó sẽ bảo vệ phi hành gia.
Cơ quan Vũ trụ châu Âu đang nghiên cứu tiếp để xác định xem liệu vật liệu này có hiệu quả trong việc che chắn bức xạ không. Cơ quan này cũng cần chứng minh rằng có thể sản xuất vật liệu này trên Mặt Trăng. Trong nghiên cứu, geopolymer được tạo ra ở nhiệt độ phòng trong môi trường ngoài trời. Nhưng in 3D khó khăn hơn rất nhiều trong môi trường chân không trọng lực thấp. Geopolymer cũng cần có khả năng chịu được sự dao động nhiệt độ rất lớn trên Mặt Trăng, nằm trong khoảng từ -170 tới 130 độ C.
Còn nhiều tác dụng khác
Nước tiểu phi hành gia còn nhiều công dụng khác ngoài xây dựng. Một lựa chọn là tái chế để uống, giống như các phi hành gia làm trên Trạm vũ trụ quốc tế. Mặc dù có nước dưới dạng đá ở cực nam Mặt Trăng, nhưng vẫn chưa rõ có thể chiết xuất và sử dụng loại nước này không, vì nó chứa các chất độc hại như thủy ngân và hydro sunfua, cần phải lọc cho tới khi an toàn với con người.
Nước tiểu còn có thể tái chế thành nước uống cho phi hành gia trên không gian. (Ảnh: NASA).
Thêm vào đó, nước tiểu có thể dùng để trồng thực phẩm. Ure phân hủy thành amoniac và carbon dioxide, và một số loại vi khuẩn có thể biến đổi amoniac thành muối nitrat, một loại phân bón phổ biến. Điều này có nghĩa là nó có thể được sử dụng trong một hệ thống khép kín, nước tiểu được tái chế và ure được sử dụng làm nguyên liệu cho phân bón thực vật.
Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm hàng không vũ trụ Đức đã trồng rau thành công bằng nước tiểu của con người trong nhiều năm. Vào cuối năm 2018, họ đã phóng một vệ tinh để thử nghiệm một phiên bản thu nhỏ của nhà kính chạy bằng nước tiểu trên quỹ đạo Trái Đất.
Trên Mặt Trăng cằn cỗi, từng giọt chất lỏng đều là quý giá. Vì vậy, cho dù được sử dụng làm vật liệu xây dựng hay phân bón, có vẻ như nước tiểu sẽ có vai trò to lớn khi con người dấn thân vào hệ Mặt Trời.