Kho báu quý hiếm bên ngoài Trái đất
Đây là đồng vị nhẹ, không phóng xạ, bị gió mặt trời vùi lấp bởi lớp bụi mịn trên bề mặt Mặt trăng suốt hàng tỷ năm. Helium-3 có thể giúp làm lạnh máy tính lượng tử xuống gần độ không tuyệt đối (0 độ kelvin hoặc −273,15 °C), cải thiện một số kỹ thuật chẩn đoán y tế và an ninh. Về mặt lý thuyết, helium-3 có thể trở thành nhiên liệu gần như sạch cho phản ứng nhiệt hạch.
Chính những tiềm năng đầy hứa hẹn này biến helium-3 thành mặt hàng chiến lược, thúc đẩy cuộc đua khai thác Mặt trăng. Mỹ và Trung Quốc là hai đối thủ chính. Cả hai đều đặt việc thám hiểm mặt trăng lên hàng đầu trong chương trình nghị sự quốc gia. Ngoài ra, Nga, Liên minh châu Âu, Ấn Độ và nhiều quốc gia khác cũng đã nhập cuộc.
Helium-3 cực hiếm trên Trái đất. Nguồn cung chủ yếu đến gián tiếp qua sự phân rã tritium trong kho hạt nhân, chỉ cho ra vài nghìn đến vài chục nghìn lít mỗi năm. Số lượng này quá ít so với nhu cầu nếu ngành máy tính lượng tử mở rộng. Trái lại, bề mặt Mặt trăng có thể chứa tới hàng triệu tấn helium-3, dù chúng phân tán ở nồng độ thấp.
Trong lĩnh vực điện toán lượng tử, helium-3 có vai trò đắc lực. Các tủ lạnh pha loãng sử dụng hỗn hợp helium-3 và helium-4 để làm mát qubit xuống nhiệt độ milli-kelvin, giúp các trạng thái lượng tử mong manh có thể tồn tại.
Một kỹ sư so sánh: “Bên trong tủ lạnh của Blue Origin lạnh gấp 200 lần so với ngoài vũ trụ”. Nếu các trung tâm dữ liệu lượng tử phát triển đúng như kỳ vọng, nhu cầu helium-3 sẽ vượt xa khả năng cung ứng của Trái đất.
Ngoài lượng tử, helium-3 còn hấp thụ neutron hiệu quả, hữu ích cho máy dò bức xạ và cải thiện hình ảnh MRI. Tuy nhiên, hấp dẫn nhất vẫn là khả năng làm nhiên liệu cho nhiệt hạch. Lý thuyết cho thấy chỉ vài chục tấn helium-3 có thể cung cấp năng lượng cho cả một quốc gia trong thời gian dài, lại không tạo ra phóng xạ kéo dài như phản ứng nhiệt hạch truyền thống.
Thách thức khai thác helium-3
Thách thức lớn nhất nằm ở việc khai thác. Nồng độ helium- 3 trong đất Mặt trăng rất thấp. Để thu được vài lít khí, phải xử lý khối lượng đất đủ để lấp đầy một bể bơi lớn. Quy trình cơ bản gồm: xúc đất, nung nóng để giải phóng khí, tách helium-3 khỏi helium-4 và các chất bay hơi khác, rồi lưu trữ mang về Trái đất.
Nhưng mỗi bước trong quy trình đều đầy rẫy khó khăn. Bụi Mặt trăng siêu mịn có thể mài mòn thiết bị và bám tĩnh điện. Môi trường chân không và trọng lực thấp khiến các bộ phận chuyển động hoạt động khác nhau. Điều khiển từ xa thì bất khả thi do độ trễ tín hiệu.
Các công ty khởi nghiệp đang đưa ra nhiều ý tưởng nhằm giải quyết những vấn đề này. Một số công ty khởi nghiệp như Interlune đang thử nghiệm thiết bị thu hoạch di động, có thể xúc và nung đất ngay trên đường di chuyển, xử lý hàng trăm tấn mỗi giờ. Trong khi đó, công nghệ tách khí ở nồng độ thấp, lưu trữ an toàn và vận chuyển về Trái đất vẫn là thách thức chưa có lời giải hoàn chỉnh.
Dẫu vậy, bước tiến đã xuất hiện. Giữa năm 2025, Bộ Năng lượng Mỹ lần đầu công bố mua 3 lít helium-3 từ Mặt trăng để khởi động chuỗi cung ứng thử nghiệm. Các tập đoàn như Microsoft hay Maybell Quantum cũng bày tỏ ý định ký hợp đồng dài hạn nếu nguồn cung được đảm bảo. Nhiều sứ mệnh trinh sát với cảm biến đa phổ và robot tự hành đã được chuẩn bị nhằm xác định khu vực giàu helium-3 và thử nghiệm công nghệ khai thác tại chỗ.
Một báo cáo của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ cho rằng helium-3 hiện vẫn là “nguồn tài nguyên chưa thể khai thác” xét trên tiêu chí kinh tế và kỹ thuật. Các nhà máy thử nghiệm đầu tiên nếu có sẽ thiên về mục đích chiến lược và khẳng định vị thế hơn là lợi nhuận.
Câu chuyện về helium-3 không chỉ mang tính kỹ thuật mà còn mang màu sắc địa chính trị. Hiệp ước Không gian 1967 cấm tuyên bố chủ quyền, nhưng không ngăn việc khai thác tài nguyên. Mỹ đã ban hành luật công nhận quyền sở hữu đối với tài nguyên vũ trụ từ 2015 và thúc đẩy các thỏa thuận Artemis Accords.
Trung Quốc và Nga không tham gia nhưng công khai đặt mục tiêu xây trạm nghiên cứu chung trên Mặt trăng trong thập niên 2030. Và helium-3 được xem như nguồn năng lượng tiềm năng cho hàng nghìn năm.
Nếu một quốc gia hay liên minh kiểm soát được chuỗi cung ứng helium-3, họ có thể chiếm ưu thế trong công nghệ lượng tử, năng lượng sạch và cả ảnh hưởng địa chính trị.
Trong thập kỷ tới, câu trả lời phụ thuộc vào công nghệ, vốn đầu tư và ngoại giao quốc tế. Với helium-3, phần thưởng trước mắt nhỏ bé nhưng giá trị chiến lược lại vô cùng lớn.
Thiên Di
Theo Interesting Engineering
