Các hang động và ống dung nham nằm bên dưới bề mặt đầy miệng hố của Mặt Trăng từ lâu được xem là những khu vực có giá trị khoa học cao và tiềm năng làm nơi trú ẩn tự nhiên cho các căn cứ Mặt Trăng trong tương lai. Tuy nhiên, địa hình dốc, gồ ghề và lớp đất bụi rời rạc quanh các lối vào đã khiến việc tiếp cận các cấu trúc ngầm này trở thành một thách thức lớn đối với công nghệ thám hiểm hiện nay.
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Dae-Young Lee tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) dẫn đầu vừa giới thiệu một giải pháp mới: bánh xe “origami” có khả năng thay đổi đường kính mà không cần các khớp cơ khí truyền thống. Thiết kế này có thể giúp các xe tự hành cỡ nhỏ vượt qua địa hình hiểm trở và tiếp cận các hang động trên Mặt Trăng.
Trong các sứ mệnh thám hiểm Mặt Trăng, xe tự hành cỡ nhỏ thường được ưu tiên vì có thể triển khai theo nhóm, giúp giảm rủi ro nếu một thiết bị gặp sự cố. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của chúng nằm ở bánh xe nhỏ, khó vượt qua các chướng ngại vật có kích thước lớn hơn đường kính bánh. Ngược lại, các xe tự hành lớn có khả năng vượt địa hình tốt hơn nhưng tiềm ẩn rủi ro cao, bởi chỉ cần một trục trặc cũng có thể khiến toàn bộ nhiệm vụ thất bại.
Ý tưởng bánh xe có đường kính biến đổi được xem là lời giải tiềm năng cho bài toán này, song việc hiện thực hóa trên Mặt Trăng gặp nhiều trở ngại. Môi trường chân không, bụi Mặt Trăng có tính mài mòn cao và hiện tượng “hàn nguội” giữa các bề mặt kim loại khiến các khớp nối và bản lề cơ khí truyền thống khó vận hành bền bỉ.
Nhóm của Giáo sư Lee đã tiếp cận vấn đề theo hướng khác. Họ kết hợp nguyên lý cầu tự đỡ của Leonardo da Vinci với kỹ thuật gấp origami của Nhật Bản để tạo ra một bánh xe có thể biến hình thông qua sự uốn cong của vật liệu, thay vì chuyển động quay tại các khớp. Cấu trúc bánh xe gồm một khung kim loại đàn hồi kết hợp với các bộ căng bằng vải, cho phép bánh xe mở rộng và thu gọn một cách linh hoạt.
Theo công bố của nhóm nghiên cứu, bánh xe có thể mở rộng đường kính từ 230 mm lên 500 mm, tức tăng hơn gấp đôi kích thước ban đầu. Nhờ đó, một xe tự hành nhỏ vẫn giữ được thiết kế gọn nhẹ khi vận chuyển, nhưng khi hoạt động trên bề mặt Mặt Trăng lại có khả năng vượt địa hình tương đương với các phương tiện lớn hơn.
Các thử nghiệm với đất Mặt Trăng nhân tạo cho thấy bánh xe đạt độ bám cao trên các sườn dốc rời rạc và chịu được va đập mạnh, tương đương cú rơi từ độ cao khoảng 100 mét trong điều kiện trọng lực Mặt Trăng. Khung kim loại đủ linh hoạt để biến dạng ổn định, đồng thời đủ cứng để nâng đỡ trọng lượng xe trên lớp bụi đất lỏng lẻo.
Tiến sĩ Chae Kyung Sim từ Viện Thiên văn và Khoa học Không gian Hàn Quốc nhận định công nghệ này có thể đưa các hố và hang động trên Mặt Trăng – những “di sản địa chất tự nhiên” – vào tầm với của các sứ mệnh thám hiểm. Trong khi đó, Tiến sĩ Jongtae Jang thuộc Viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc cho biết bánh xe đã được tối ưu hóa bằng các mô hình nhiệt, cho phép chịu được chênh lệch nhiệt độ lên tới 300 độ C giữa ngày và đêm trên Mặt Trăng.
Nhóm nghiên cứu tin rằng thiết kế bánh xe origami có thể đóng vai trò quan trọng trong các sứ mệnh thám hiểm Mặt Trăng trong tương lai, đặc biệt là việc tiếp cận các cấu trúc ngầm vốn lâu nay nằm ngoài khả năng của các phương tiện hiện có.
Các bánh xe có khả năng mở rộng có thể giúp tăng đáng kể năng lực và phạm vi hoạt động của các xe tự hành Mặt Trăng Ảnh: NASA
