Trên Trái Đất, hàng thế kỷ kinh nghiệm kỹ thuật, những bài học đắt giá từ thực tiễn và quá trình phát triển của xã hội đã tạo nên hệ thống tiêu chuẩn xây dựng chặt chẽ, làm nền tảng cho việc thiết kế, thi công và vận hành các công trình ngày nay.
Tuy nhiên, khi nhân loại chuẩn bị thiết lập sự hiện diện lâu dài trên Mặt Trăng, câu hỏi đặt ra là làm thế nào để bảo đảm độ an toàn và tính toàn vẹn của các công trình trong một môi trường chưa từng có tiền lệ về xây dựng.
Tại Hội nghị Bàn tròn Tài nguyên Không gian lần thứ 26 diễn ra đầu tháng 6/2026 tại Trường Mỏ Colorado, một số chuyên gia cho rằng cần xây dựng một bộ quy chuẩn xây dựng Mặt Trăng, bao gồm các tiêu chí thiết kế chuyên biệt dành cho môi trường vệ tinh tự nhiên của Trái Đất.
Thách thức từ động đất Mặt Trăng
Cả NASA và Cơ quan Vũ trụ Trung Quốc đều đang lên kế hoạch xây dựng các khu sinh sống, bãi đáp tàu đổ bộ, nhà che thiết bị và các công trình cao tầng trên Mặt Trăng.
Tuy nhiên, theo bà Nerma Caluk, kỹ sư và chuyên gia về Mặt Trăng thuộc công ty kiến trúc và kỹ thuật kết cấu Skidmore, Owings & Merrill (Mỹ), các dự án này có thể đối mặt với những rủi ro lớn nếu không áp dụng các tiêu chuẩn phù hợp.
Bà cho rằng kinh nghiệm xây dựng trên Trái Đất cần được tận dụng để phát triển các tiêu chuẩn cho môi trường ngoài Trái Đất.
“Trên Trái Đất, các kết cấu công trình dựa vào gia tốc trọng trường mạnh để chống lại lực địa chấn thông qua ma sát nền móng và khả năng chống lật. Nhưng trên Mặt Trăng, trọng lực chỉ bằng khoảng một phần sáu so với Trái Đất”, bà Caluk nói.
Theo bà, lực quán tính sinh ra bởi động đất phụ thuộc vào khối lượng công trình chứ không phụ thuộc vào trọng lượng. Vì vậy, mặc dù tải trọng địa chấn vẫn tồn tại, khả năng chống chịu nhờ trọng lực lại giảm đáng kể.
Điều này khiến các công trình thấp tầng có nguy cơ trượt trên lớp đất đá bề mặt Mặt Trăng vốn chưa được nghiên cứu đầy đủ, trong khi các công trình cao tầng dễ bị mất ổn định và lật đổ khi xảy ra động đất Mặt Trăng.
Trên Trái Đất, các kỹ sư thường chấp nhận việc công trình xuất hiện các vết nứt hoặc biến dạng vĩnh viễn khi chịu động đất lớn nhằm hấp thụ và tiêu tán năng lượng địa chấn. Tuy nhiên, theo bà Caluk, cách tiếp cận này không phù hợp với môi trường sinh sống có người trên Mặt Trăng.
Một biến dạng nhỏ ở cửa khoang hoặc sai lệch tại các vòng đệm kín khí cũng có thể trở thành sự cố nghiêm trọng đe dọa sứ mệnh. Bất kỳ hư hỏng kết cấu nào gây rò rỉ áp suất đều có thể dẫn tới hậu quả thảm khốc.
Xây dựng bộ hướng dẫn thiết kế cho hạ tầng Mặt Trăng
Để giải quyết vấn đề này, bộ phận hàng không vũ trụ thuộc Hiệp hội Kỹ sư Xây dựng Mỹ (ASCE) đã thành lập nhóm chuyên về kỹ thuật và xây dựng không gian. Nhóm đã xây dựng bộ hướng dẫn mang tên Kỹ thuật, thiết kế, phân tích và xây dựng hạ tầng (LIEDAC) dành cho hạ tầng Mặt Trăng, trong đó tập trung xử lý các rủi ro do động đất Mặt Trăng gây ra.
Theo bà Caluk, bộ hướng dẫn này xác định các mối nguy đặc thù của môi trường Mặt Trăng, phân loại rủi ro theo mức độ ảnh hưởng đến hoạt động và đề ra các mục tiêu hiệu suất kỹ thuật nhằm tạo nền tảng an toàn cho hoạt động phát triển thương mại trong tương lai.
Bà Caluk cũng trình bày kết quả một nghiên cứu được NASA tài trợ thông qua chương trình Chuyển giao Công nghệ Doanh nghiệp Nhỏ, sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng để đánh giá những bất định trong cấu trúc địa chất dưới bề mặt Mặt Trăng.
Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh rằng mọi công trình trên Mặt Trăng, bất kể quy mô hay cấp độ thiết kế, đều cần được khảo sát địa kỹ thuật tại chỗ trước khi xây dựng.
Các cuộc khảo sát này giúp xác định và giảm thiểu các nguy cơ như sạt lở do động đất, lún tổng thể hoặc lún không đều của nền đất, cùng các rủi ro địa chất khác có thể bị kích hoạt hoặc gia tăng bởi rung chấn từ động đất Mặt Trăng.
Theo nhóm nghiên cứu, điều kiện địa chất trên Mặt Trăng hiện vẫn chưa được hiểu đầy đủ ở quy mô đầy đủ, khiến việc thiết kế các công trình tương lai đối mặt với nhiều bất định.
Chuẩn bị cho các trận động đất cực đoan
Nhóm của bà Caluk đã xây dựng các mô hình đánh giá dựa trên kịch bản “động đất Mặt Trăng cực đại”, nhằm kiểm tra khả năng chống sụp đổ và duy trì tính toàn vẹn kết cấu trong những điều kiện rung chấn nghiêm trọng nhất.
Bà cho rằng kho kinh nghiệm phong phú của NASA trong lĩnh vực bay không gian có người lái và bảo đảm an toàn cho phi hành đoàn sẽ là nền tảng quan trọng để xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật chính thức cho hạ tầng trên Mặt Trăng.
Theo bà, việc kết hợp kinh nghiệm xây dựng trên Trái Đất với các dữ liệu địa chất và địa chấn ngày càng hoàn thiện sẽ giúp thiết lập một hệ thống tiêu chuẩn đủ tin cậy cho các căn cứ Mặt Trăng trong tương lai.
Mô phỏng một căn cứ tương lai trên Mặt Trăng. Ảnh: NASA
Phối cảnh nghệ thuật căn cứ Mặt Trăng Artemis của NASA khi các hoạt động xây dựng đang được triển khai. Ảnh: NASA
