Khai thác tiểu hành tinh: Cuộc cách mạng hóa vũ trụ, hứa hẹn mang tới nhiều tài nguyên hơn cho nhân loại

Tài nguyên vũ trụ là một kho báu vô giá. Và loài người hiện đang ngày càng tiếp cận được nó với mục tiêu mở ra một kỷ nguyên mới.

Khai thác tiểu hành tinh là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Khai thác tiểu hành tinh là việc khai thác các nguồn tài nguyên quý giá từ các thiên thể quay quanh Trái Đất. Những khối đá vũ trụ này chứa các mỏ kim loại và khoáng chất tập trung, vốn ngày càng khan hiếm và tốn kém để khai thác trên hành tinh của chúng ta. Đặc biệt, các tiểu hành tinh chứa kim loại nhóm bạch kim ở nồng độ 5-15 phần triệu - cao hơn đáng kể so với lớp vỏ Trái Đất, nơi chỉ chứa 0,0005 phần triệu bạch kim.

Những kim loại nhóm bạch kim này không chỉ là hàng hóa có giá trị; chúng là thành phần thiết yếu trong công nghệ năng lượng tái tạo và pin nhiên liệu, cung cấp năng lượng cho tương lai bền vững của chúng ta. Khi các mỏ có thể tiếp cận được trên Trái Đất cạn kiệt, chi phí môi trường và xã hội của hoạt động khai thác trên cạn tiếp tục tăng, tạo ra căng thẳng địa chính trị xung quanh những khu vực giàu tài nguyên như Cộng hòa Dân chủ Congo (coban) và Chile (lithium).

Khai thác tiểu hành tinh mang đến một giải pháp tiềm năng cho những thách thức này bằng cách khai thác các nguồn tài nguyên khổng lồ của hệ mặt trời mà không làm cạn kiệt thêm hành tinh của chúng ta. Lợi ích về môi trường từ hành động này rất đáng kể: việc khai thác 1kg bạch kim từ một tiểu hành tinh tạo ra khoảng 150kg CO2, so với 40.000kg CO2 khổng lồ cho cùng một lượng thông qua các hoạt động trên Trái Đất.

Như nhà vật lý thiên văn Neil deGrasse Tyson đã từng dự đoán: "Nghìn tỷ phú đầu tiên sẽ đến từ hoạt động khai thác tiểu hành tinh." Đây không chỉ là suy đoán suông - nó phản ánh giá trị tiềm năng phi thường ẩn chứa trong những nguồn tài nguyên không gian này, có thể cách mạng hóa cách tiếp cận của chúng ta đối với sản xuất, sản xuất năng lượng và thám hiểm không gian.

Khả năng khai thác tiểu hành tinh hiện tại

Mặc dù chương trình Tomorrow's World của BBC từng dự đoán con người sẽ khai thác tiểu hành tinh vào năm 2025, nhưng thực tế cho thấy chúng ta đang đạt được những tiến bộ nhưng vẫn chưa đạt đến mức khai thác thương mại. Tháng 2 năm 2025 đánh dấu một cột mốc quan trọng khi AstroForge có trụ sở tại California phóng tàu vũ trụ Odin trị giá 6,5 triệu đô la trên tên lửa SpaceX Falcon 9 - được thiết kế đặc biệt để thử nghiệm các công nghệ khai thác tiểu hành tinh.

Sứ mệnh Odin nhắm vào tiểu hành tinh 2022 OB5, cách Trái Đất khoảng 8 triệu km. Mặc dù tàu vũ trụ gặp khó khăn trong việc liên lạc, AstroForge coi đây là một cơ hội học hỏi quý giá chứ không phải là một trở ngại. Như nhà sáng lập AstroForge, Matt Gialich, đã tuyên bố: "Chúng tôi sẽ bắt đầu thực sự làm điều đó. Bạn phải thử."

Nhà đầu tư Victor Vescovo, người đã hỗ trợ một số dự án không gian, đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tiến bộ từng bước: "Hãy mang về vài microgam để chứng minh rằng điều đó có thể thực hiện được... việc mở rộng quy mô sẽ dễ dàng sau khi chứng minh được khái niệm." Cách tiếp cận này được xây dựng dựa trên những sứ mệnh thu thập mẫu vật thành công của các cơ quan vũ trụ, bao gồm các sứ mệnh Hayabusa 1 và 2 của Nhật Bản và Osiris-Rex của NASA, những sứ mệnh đã chứng minh rằng việc thu thập vật liệu từ tiểu hành tinh là khả thi về mặt kỹ thuật.

Tuy nhiên, những chuyên gia như Ian Lange từ Trường Mỏ Colorado tin rằng các hoạt động khai thác tiểu hành tinh thương mại hoàn chỉnh vẫn còn khoảng 30 năm nữa. Trọng tâm hiện nay là phát triển và chứng minh công nghệ cuối cùng sẽ cho phép khai thác tài nguyên quy mô công nghiệp trong không gian.

Những tiến bộ công nghệ đang giúp khai thác tiểu hành tinh trở nên khả thi

Những đột phá công nghệ gần đây đã đẩy nhanh đáng kể tiến độ khai thác tiểu hành tinh. Nổi bật nhất trong số đó là cuộc cách mạng về chi phí phóng - từ khoảng 10.000 đô la (7.850 bảng Anh) cho mỗi pound (khoảng 0,45 kg) lên quỹ đạo chỉ 15 năm trước lên đến hàng trăm đô la cho mỗi pound (khoảng 0,45 kg) với tàu vũ trụ Starship của SpaceX. Mức giảm 90% này khiến các dự án vũ trụ trước đây vốn không kinh tế bỗng chốc trở nên khả thi.

Việc cải thiện khả năng phát hiện và mô tả tiểu hành tinh là một bước tiến quan trọng khác. Đài quan sát Vera C. Rubin ở Chile, sắp đi vào hoạt động, sẽ nâng cao đáng kể khả năng theo dõi các tiểu hành tinh gần Trái Đất và xác định các ứng cử viên khai thác tiềm năng. Phân tích quang phổ hiện đại giờ đây có thể xác định thành phần của tiểu hành tinh từ những quan sát trên Trái Đất, giúp các công ty nhắm mục tiêu vào thiên thể giàu tài nguyên mà không cần các nhiệm vụ trinh sát tốn kém.

Việc thu nhỏ thiết bị điện tử và sự sẵn có của các linh kiện tàu vũ trụ bán sẵn đã giảm đáng kể chi phí phát triển. Các công ty giờ đây có thể chế tạo tàu vũ trụ hoạt động mà không cần ngân sách khổng lồ như trước đây dành cho các sứ mệnh không gian. Các linh kiện được tiêu chuẩn hóa này trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt trong môi trường không gian, từ đó giảm thiểu rủi ro kỹ thuật.

Những tiến bộ trong công nghệ điện toán cho phép tính toán quỹ đạo chính xác và hệ thống dẫn đường tự động, vốn rất cần thiết để tiếp cận các tiểu hành tinh cách Trái Đất hàng triệu km. Các thuật toán học máy có thể xử lý dữ liệu quang phổ để xác định tiểu hành tinh có giá trị nhất dựa trên thành phần khoáng chất, kích thước và khả năng tiếp cận quỹ đạo.

Cách tiếp cận lặp đi lặp lại của các công ty vũ trụ hiện đại - bắt đầu từ quy mô nhỏ và mở rộng quy mô thông qua các sứ mệnh liên tiếp - đại diện cho một sự thay đổi mô hình so với các dự án vũ trụ truyền thống theo kiểu "được ăn cả ngã về không". Ngoài ra, phương pháp này giúp giảm thiểu rủi ro tài chính.