Mỹ tham vọng xây lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng

Sự cần thiết lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng

Cho tới thời điểm hiện nay, nhiều quốc gia và công ty đã công bố các chương trình Mặt Trăng, từ nghiên cứu cho đến khai thác khoáng sản, xây khách sạn... Năng lượng hạt nhân (NLHN) đang nổi lên như một công nghệ cốt lõi để đảm bảo sự hiện diện của con người trên Mặt Trăng. Đối với Mỹ, NLHN có nguồn gốc lịch sử sâu xa trong các sứ mệnh không gian và hiện đang là mục tiêu để Mỹ chinh phục không gian.

 Từ lâu, NLHN đóng một vai trò quan trọng trong các sứ mệnh không gian của Mỹ. Transit 4A - vệ tinh của Hải quân Mỹ được phóng năm 1961, là tàu vũ trụ đầu tiên sử dụng NLHN. Tiếp theo là tàu thăm dò không gian Pioneer, Voyager, Galileo, Ulysses, Cassini và New Horizons, tất cả đều dựa vào năng lượng hạt nhân, cũng như các sứ mệnh Viking lên sao Hỏa và sau đó là các robot thám hiểm Curiosity và Perseverance. Dự kiến,  đầu tháng 4/2026 tới đây, tên lửa mới của NASA sẽ tiếp tục phóng Artemis II đưa 4 phi hành gia thực hiện chuyến bay vòng qua mặt sau của Mặt Trăng, tạo tiền đề cho sứ mệnh Artemis III sẽ diễn ra trong năm 2028.

Ngày 18/12/2025, Tổng thống D. Trump đã ban hành Sắc lệnh hành pháp 14369 mang tên “Đảm bảo ưu thế không gian”, bao gồm việc đưa người Mỹ trở lại Mặt Trăng vào năm 2028, thiết lập các yếu tố ban đầu của một tiền đồn thường trực trên Mặt Trăng vào năm 2030 và đặt nền móng cho sự phát triển kinh tế  Mặt Trăng. Đáp lại mệnh lệnh này, đầu năm 2026 NASA và Bộ Năng lượng Mỹ (DoE) đã gia hạn Chương trình năng lượng bề mặt phân hạch (SFPP) để lắp dựng một lò phản ứng phân hạch trên bề mặt Mặt Trăng công suất 100KW dự kiến xong trước năm 2030.

 Theo NASA, SFPP là hệ thống hoạt động trên bề mặt Mặt Trăng, gần các tài sản có và không người lái trên Mặt Trăng, như các tàu đổ bộ, xe tự hành và các khu định cư có áp suất dành cho con người, lò có công suất tối thiểu 100 KW, trong lượng dưới 15 tấn. FSPP sử dụng hệ thống chuyển đổi năng lượng chu trình Brayton khép kín (tạo ra điện năng bằng cách làm nóng và làm lạnh hỗn hợp heli và xenon), sẵn sàng phóng vào đầu năm 2030. NASA đã xác định công suất hệ thống 100KW  để hỗ trợ việc sử dụng tài nguyên và các cuộc trình diễn sản xuất tại chỗ.

Dự án Artemis có gì đặc biệt?

Dự án Artemis (Artemis Project) của NASA nhằm thúc đẩy các khám phá khoa học và công nghệ cần thiết cho sinh sống và làm việc trên các thiên thể khác. Hiệp định Artemis, thỏa thuận đa phương do NASA soạn thảo, được 56 quốc gia ký kết, dự định thiết lập một trại căn cứ trên Mặt Trăng, và sau đó mở rộng trại căn cứ này để trở thành một căn cứ Mặt Trăng dài hạn. Các hoạt động trên bề mặt Mặt Trăng sẽ được hỗ trợ bởi một nền tảng quỹ đạo, Gateway, cho phép các phi hành gia di chuyển giữa quỹ đạo Mặt Trăng và bề mặt Mặt Trăng.

NASA dự kiến thiết lập trại căn cứ gần cực Nam của Mặt Trăng. Hai yếu tố chính mà NASA phải tính đến khi lựa chọn địa điểm là phải nhận được ánh sáng mặt trời gần như liên tục để cung cấp năng lượng cho căn cứ và điều hòa sự biến động nhiệt độ khắc nghiệt; và hai là  phải dễ dàng tiếp cận các khu vực hoàn toàn tối có chứa băng nước.

 Tuy nhiên, việc tìm kiếm cả ánh sáng và tiếp cận với băng có thể gặp nhiều khó khăn. Đặt trại căn cứ ở độ cao lớn hơn sẽ giúp tiếp cận được ánh sáng, nhưng các khu vực có băng trên Mặt Trăng lại hoàn toàn tối tăm. Ngoài ra, vùng cực Nam của Mặt Trăng có đêm Mặt Trăng kéo dài hai tuần, nhiệt độ có khi giảm xuống tới âm 250oC. Lò phản ứng phân hạch có thể cung cấp năng lượng trong điều kiện đó, trong khi năng lượng mặt trời sẽ khó đáp ứng được nhu cầu của trại căn cứ. Do đó, NLHN sẽ cho phép linh hoạt hơn trong việc định vị trại căn cứ Artemis, và việc sản xuất điện hạt nhân sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho cả việc khai thác băng trên Mặt Trăng lẫn xử lý đá chứa băng đó thành nước, oxy và hydro.

Các thực thể thương mại đang hưởng ứng sáng kiến này. Ngày 15/1/2026, NANO Nuclear Energy, nhà phát triển các lò phản ứng hạt nhân siêu nhỏ hay GRU Space, một công ty du lịch vũ trụ đã  tuyên bố bắt đầu tham gia dự án, riêng GRU Space còn nhận đặt chỗ cho khách sạn đầu tiên trên Mặt Trăng, dự kiến được triển khai vào năm 2032.

Sôi động cuộc đua và cơ sở pháp lý

Mỹ không phải là quốc gia duy nhất có tham vọng hạt nhân trên Mặt Trăng. Năm 2024, Nga và Trung Quốc đã công bố hợp tác phát triển và triển khai một lò phản ứng hạt nhân trên bề mặt Mặt Trăng vào năm 2035 thông qua dự án Trạm Nghiên cứu Mặt Trăng Quốc tế (ILRS). ILRS sẽ áp dụng phương pháp tương tự như Artemis, nghiên cứu và thăm dò cả trên quỹ đạo và trên bề mặt. Giống như Artemis, ILRS sẽ được đặt tại cực nam của Mặt Trăng. Tháng 12/2025, cơ quan vũ trụ Nga Roscosmos đã công bố hợp đồng với công ty hàng không vũ trụ NPO Lavochkin để xây dựng một nhà máy điện Mặt Trăng vào năm 2036.

Việc sử dụng NLHN trong không gian không phải là mới mẻ, được điều chỉnh bởi các quy định quốc tế. Hiệp ước không gian vũ trụ (OST), được ký kết bởi các cường quốc không gian như Mỹ, Trung Quốc và Nga vào năm 1967, cho phép sử dụng NLHN hòa bình trên Mặt Trăng, miễn là tuân thủ các nguyên tắc minh bạch và an toàn.

NLHN đã được sử dụng trong không gian từ những năm 1960. Mỹ từng phóng lò phản ứng thử nghiệm SNAP-10A lên quỹ đạo năm 1965, trong khi Liên Xô triển khai hàng chục lò phản ứng hạt nhân nhỏ cho vệ tinh. Các tàu thăm dò như Voyager và Curiosity của NASA sử dụng các máy phát đồng vị phóng xạ để cung cấp năng lượng. Những tiền lệ này cho thấy NLHN là một giải pháp đã được kiểm chứng, nhưng việc triển khai một lò phản ứng hạt nhân trên bề mặt Mặt Trăng vẫn là bước tiến mới mẻ và đầy thách thức.

Phần lớn luật không gian được phát triển theo hướng rộng và dựa trên “quy định dự phòng” nhằm xây dựng các quy tắc cho các sự kiện trong tương lai. Hiệp ước OST không đề cập rõ ràng đến những phức tạp hiện đại về công nghệ và kinh tế trong không gian như NLHN hay khai thác tài nguyên trên Mặt Trăng. Các hiệp ước hiện tại cũng thiếu rõ ràng về khả năng áp dụng và thực thi đối với các thực thể tư nhân tiến hành các hoạt động không gian, mà chỉ dựa vào sự giám sát của quốc gia đối với các công ty tư nhân. Những điểm mơ hồ này có thể được giải quyết thông qua luật quốc tế tập quán, các hiệp ước và các thỏa thuận mới.

Trở ngại và triển vọng

Mặc dù giới chuyên gia đồng ý việc đặt lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng là khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng mốc 2030 của NASA là quá ngắn và tham vọng. Trên mặt đất, vật liệu phóng xạ có thể gây rối loạn nghiêm trọng hệ sinh thái và gây hại cho con người. Tên lửa mang đầu đạn hạt nhân có thể phát nổ trong quá trình phóng hoặc rơi trở lại Trái Đất, phát tán vật liệu phóng xạ. Điều này đã từng xảy ra vào năm 1973, 1978 và 1982, khi một số trong số 32 vệ tinh trinh sát đại dương bằng radar (RORSAT) chạy bằng lò phản ứng hạt nhân của Liên Xô rơi trở lại Trái Đất, để lại một lượng phóng xạ nhất định trên Trái Đất hoặc trong khí quyển, đặc biệt là sự cố Kosmos-954 năm 1978 đã phát tán mảnh vụn phóng xạ trên diện tích hàng trăm dặm ở tây bắc Canada. Rủi ro phóng xạ tương tự sẽ tồn tại khi vận chuyển các lò phản ứng hạt nhân lên Mặt Trăng, nên các cân nhắc về an toàn sẽ rất quan trọng để ngăn chặn sự cố tái diễn.

Trên Mặt Trăng, việc vận hành các lò phản ứng hạt nhân có thể tạo ra những mối nguy hiểm mới về môi trường, làm tăng thêm mức độ phóng xạ, nhất là đối với các phi hành gia, và những người trực tiếp tham gia hoạt động, bảo trì các lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng. Hiện tại, không có các quy trình an toàn, nghĩa vụ dọn dẹp hoặc chính sách thực thi cụ thể nào dành cho Mặt Trăng nên trách nhiệm này vẫn đang bỏ ngỏ.

Việc triển khai NLHN trên Mặt Trăng cũng đặt ra những thách thức kỹ thuật. Máy phát điện hạt nhân rất nặng, trong khi đó, nhiệt độ Mặt Trăng lại cực kỳ khắc nghiệt. Để đạt được tiến độ, NASA cần vượt qua ba thách thức: Một là vận chuyển, lò phản ứng 100kW cần được vận chuyển bằng tên lửa hạng nặng như Starship, khả năng chở tới 15 tấn hàng. Tuy nhiên, Starship vẫn trong giai đoạn thử nghiệm và từng gặp sự cố nổ trong các chuyến bay thử. Hệ thống phóng không gian (SLS) của Boeing, một lựa chọn thay thế lại đang phải đối mặt với nguy cơ bị hủy do đề xuất cắt giảm ngân sách của chính quyền TT Trump.

Hai là thiết kế lò phản ứng, thiết kế phải nhỏ gọn, nhẹ, có khả năng chịu được điều kiện khắc nghiệt trên Mặt Trăng như nhiệt độ dao động từ 121oC (ban ngày) đến -240oC vào ban đêm. Và ba là hạ cánh lò phản ứng xuống Mặt Trăng phải đảm bảo an toàn. Đây là thách thức vì quá khứ cho thấy các nỗ lực hạ cánh gần đây như của Nhật Bản năm 2023, 2025 đã thất bại, bởi mức độ phức tạp. NASA cần đảm bảo lò phản ứng được triển khai an toàn mà không gây rủi ro cho môi trường Mặt Trăng hoặc các sứ mệnh tương lai.

 Nếu thành công, lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho thám hiểm không gian. Nó không chỉ cung cấp năng lượng ổn định cho các căn cứ Mặt Trăng mà còn đặt nền móng cho các sứ mệnh đến Sao Hỏa và tới các hành tinh khác. Nước đá tại cực Nam Mặt Trăng có thể được khai thác để sản xuất nước, oxy và nhiên liệu tên lửa, biến Mặt Trăng thành trạm tiếp nhiên liệu cho các sứ mệnh không gian sâu.  Ngoài ra, việc phát triển công nghệ lò phản ứng hạt nhân nhỏ gọn có thể mang lại lợi ích cho cả Trái Đất, đặc biệt là cung cấp năng lượng cho các khu vực xa xôi hoặc hỗ trợ phát triển năng lượng hạt nhân an toàn hơn trong tương lai, nhất là mục tiêu Net Zero (phát thải ròng bằng 0) như cam kết đáng đến gần.