Đã có rất nhiều hoạt động khám phá vũ trụ thời gian gần đây liên quan đến Mặt Trăng và Sao Hỏa, với nhiều tham vọng khai thác thương mại nguồn tài nguyên từ Mặt Trăng và các thiên thể khác, và thậm chí thiết lập các khu định cư liên hành tinh. Hai chuyên gia về khoa học không gian Giuseppe Reibaldi và Chris Bosquillon vừa có một bài viết về nội dung này, nêu bật vô số những rào cản đối với nỗ lực của con người trong việc phát triển nền kinh tế Mặt Trăng.
Cựu Quản trị viên NASA và đồng chủ tịch LogiQ, Mike Griffin, đã diễn đạt tốt nhất điều này: “Câu hỏi về tầm nhìn cho khám phá không gian chỉ đơn giản là liệu chúng ta có muốn đưa hệ mặt trời vào trong phạm vi kinh tế của chúng ta hay không.”
Để sống dựa vào tài nguyên trong hệ mặt trời, không phụ thuộc vào Trái Đất cho những nhu cầu thiết yếu của cuộc sống, đòi hỏi phải sử dụng tài nguyên tại chỗ (in-situ resource utilization –ISRU) trên không gian. Một số vệ tinh của Sao Thổ và Sao Mộc có thể là ứng viên để khai thác, nhưng với công nghệ đẩy hiện tại, chúng vẫn nằm ngoài phạm vi cho các chuyến đi khứ hồi thương mại.
Để có thể thực hiện ISRU, chúng ta cần vạch ra một giới hạn trong khu vực gần sao Hỏa và vành đai tiểu hành tinh chính. Sao Hỏa là một dự án định cư tự tài trợ bởi các chính phủ và cá nhân, với cơ hội cho các nhà tư nhân. Ở đầu kia của hệ mặt trời trong khu vực nội sao, ngoại trừ Sao Thủy, thì Sao Kim có thể có khả năng ở được trong tầng khí quyển trên của nó.
Tuy nhiên, chính ở khoảng giữa các khu vực đó chúng ta có thể có một cơ hội kinh doanh đang hình thành: Đại Trái Đất, bao gồm các quỹ đạo Trái Đất, không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng, Mặt Trăng, và các tiểu hành tinh gần Trái Đất (NEA), là phần tài nguyên có thể tạo ra các kho tiếp nhiên liệu, với các cơ hội về logistics và công nghiệp.
Không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng (cislunar) được nhắm mục tiêu trở thành một trung tâm ISRU hướng về Hệ Mặt Trời. Bên cạnh việc tài trợ công của các quốc gia, khu vực tư nhân và các nhà đầu tư đang nỗ lực hết mình để biến điều này thành hiện thực. Tuy nhiên, liệu nền kinh tế cislunar có thực sự tồn tại không, nếu được hiểu là một nền kinh tế thị trường bền vững trên Mặt Trăng, trong khu vực xung quanh nó và không gian cislunar, bắt đầu từ bên ngoài các quỹ đạo Trái Đất hiện đã được sử dụng? Tóm lại, chúng ta vẫn chưa tiến đến mức đó. Dưới đây là một lộ trình cho những gì cần có để đạt được điều đó.
Phát triển thương mại Mặt Trăng: một tầm nhìn rõ ràng và thực tiễn
Mặt Trăng là thiên thể gần nhất để thực hành ISRU, điều này sẽ cho phép nhân loại xây dựng các chuỗi giá trị trong phạm vi Đại Trái Đất. Vượt ra ngoài các sứ mệnh “Cắm Cờ và Dấu Chân,” việc thiết lập các trạm nghiên cứu kiểu Nam Cực, sản xuất nhiên liệu đẩy và thiết lập các thí nghiệm công nghiệp sẽ tạo ra một thị trường dựa trên sản xuất và giao thương hàng hóa công nghiệp và vật dụng tiêu dùng, đồng thời phát triển các trạm cư trú ở nhiều địa điểm khác nhau.
Để công nghiệp hóa không gian, việc đầu tư và kinh doanh hàng hóa có giá trị cao cho các thị trường trên Trái Đất là điều cực kỳ quan trọng: việc vận chuyển các nguyên liệu thô chưa qua chế biến từ không gian xuống Trái Đất không có ý nghĩa kinh tế. Theo thời gian, tài nguyên khoáng sản từ các tiểu hành tinh gần Trái Đất có thể được tích hợp vào các chuỗi giá trị Đại Trái Đất này. Các hệ thống khép kín cislunar và việc sản xuất năng lượng có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề môi trường trên Trái Đất. Điều này sẽ mất vài thập kỷ.
Tuy nhiên, các trạm tự cung tự cấp trên Mặt Trăng có thể xuất hiện sau năm 2050, được đầu tư bởi các bên liên quan quốc tế trong lĩnh vực dân sự và thương mại với quyết tâm chính trị kiên định và nguồn lực bền vững. Các cơ hội thị trường lớn nhất là vận tải cislunar, cơ sở hạ tầng, nơi định cư và ISRU, với các tùy chọn phát điện khác nhau (chẳng hạn như năng lượng mặt trời và hạt nhân). Tiếp theo là các hoạt động hỗ trợ thiết yếu như truyền thông, sản xuất nông sản và cung cấp vật tư tiêu dùng.
Từ suy đoán đến xác nhận
Các tài nguyên có thể khai thác từ Mặt Trăng bao gồm các chất dễ bay hơi như nước đá và oxy (để sử dụng cho nhiên liệu đẩy, hệ thống hỗ trợ sự sống và lá chắn bức xạ) và các kim loại nhóm platin (có giá trị đối với thị trường công nghệ). Helium-3 gần đây đã được ưa chuộng trở lại với một ứng dụng như thiết bị làm mát cho máy tính lượng tử, thay vì cho năng lượng hạt nhân nhiệt hạch, một công nghệ khó nắm bắt dù đang được đầu tư ngày càng nhiều.
Nguyên tắc cơ bản của kinh tế khai thác tài nguyên là phải trải qua các bước tăng cường sự tự tin về địa chất Mặt Trăng từ tài nguyên đến dự trữ: các tài nguyên khoáng sản phải đi từ mức suy đoán đến mức chỉ dẫn và mức đo lường, và điều quan trọng là phải định lượng chính xác dự trữ khoáng sản, hoặc phần có thể khai thác về mặt công nghệ và kinh tế của những tài nguyên đã được đo lường cẩn thận — tức là sự thật cơ bản (ground truth).
Chúng ta vẫn chưa có sự thật cơ bản về Mặt Trăng, vì vậy chúng ta cần khám phá, lập bản đồ, đo lường và khai thác. Đó là một lượng dữ liệu còn thiếu, nhưng đó chỉ là bước đầu tiên.
Tiếp theo, ISRU không chỉ cần hoạt động mà còn phải mở rộng với mức sản xuất công nghiệp hợp lý để có thể khai thác thương mại. Điều này phụ thuộc vào sự sẵn sàng đáp ứng công nghệ tại chỗ, không phải với một nguyên mẫu trên Trái Đất. Yêu cầu tiếp theo là khả năng vận chuyển đầu ra để có thể tiếp thị đến khách hàng ở không gian hoặc trên Trái Đất với chi phí hợp lý. Với các khoản chi phí đầu tư, vận chuyển cislunar và chi phí về vốn và sức khỏe con người, nếu bài toán về hóa đơn thương mại không phù hợp, bạn sẽ chỉ có thể đổ nợ.
Trên Trái Đất, một mỏ kali cho thị trường phân bón, hoặc một giàn khai thác khí tự nhiên hóa lỏng ngoài khơi có thể yêu cầu hàng chục tỷ đô la chi phí đầu tư, cùng với chi phí vận hành cao. Tuy nhiên, mặc dù có sự biến động của thị trường, các nhà đầu tư có thể đặt cược vào các thị trường ngắn hạn đến dài hạn với các cơ chế neo giá: hợp đồng giao ngay, hợp đồng trung và dài hạn, kiểm soát giá và điều chỉnh sản xuất. Với ISRU trên Mặt Trăng, hiện tại chưa có thị trường; không có cơ chế để neo việc tài trợ nợ và vốn chủ sở hữu cổ điển, các công cụ phái sinh và các mô hình bảo hiểm bền vững. Các mô hình hợp tác công tư chủ yếu là những hình thức che đậy cho việc phụ thuộc vào sự hỗ trợ của chính phủ trong nhiều thập kỷ tới.
Vậy làm gì để giải quyết vấn đề này? Điều này có thể đòi hỏi một mô hình sáng tạo kết hợp giữa các mặt đối nghịch. Khi nhiên liệu đẩy sản xuất trên Mặt Trăng gần đạt được điểm chuyển tiếp về giá thành rẻ hơn so với nguồn cung từ Trái Đất, điều này có thể biện minh cho các hợp đồng dài hạn. Các khách hàng chủ chốt cho các hợp đồng này có thể là các cơ quan chính phủ và các bộ quốc phòng, các tập đoàn quốc phòng, nhưng cũng có thể là các công ty vũ trụ và — tại sao không — các tập đoàn công nghiệp, chẳng hạn như các ngành khai thác mỏ và năng lượng.
Mô hình áp dụng cho nhiên liệu đẩy có thể được điều chỉnh cho Helium-3 và các tài nguyên khoáng sản đã được xác nhận trên Mặt Trăng. Việc điều chỉnh giá vẫn là một vấn đề, nhưng điều quan trọng ở đây là một trở ngại sẽ được giải quyết bằng cách đảm bảo trạng thái cung và cầu cân bằng ổn định, đồng thời mở rộng đều đặn cả ở phía nhà cung cấp và khách hàng.
Thị trường cho các kho tiếp nhiên liệu cislunar
Đòn bẩy tốt nhất cho sự hình thành của nền kinh tế cislunar sẽ là sự giảm chi phí vận chuyển trong không gian cislunar. Các tên lửa và tàu đổ bộ cần phải tái sử dụng và cần phải thiết lập sẵn các kho tiếp nhiên liệu trong không gian cislunar. Nhiên liệu đẩy sản xuất trên Mặt Trăng hoặc từ các thiên thể gần Trái Đất sẽ có ý nghĩa, miễn là chi phí vận chuyển nó đến kho tiếp nhiên liệu trở nên rẻ hơn – tức là vượt qua điểm chuyển tiếp chi phí – so với chi phí vận chuyển từ Trái Đất. Điểm chuyển tiếp đó vẫn là một nghịch lý rõ ràng đối với hoạt động kinh tế tiếp nhiên liệu không gian.
Nhìn chung, giả sử rằng, ít nhất trong hai đến ba thập kỷ tới, phần lớn các hoạt động sẽ tiếp tục được hỗ trợ bởi các hợp đồng của chính phủ, thi vẫn có chỗ cho các công ty vận tải thương mại và chuỗi giá trị của các nhà thầu tư nhân để ký kết các thỏa thuận. Tuy nhiên, liệu tài chính của họ có bền vững mà không cần tái cấp vốn hoặc hợp nhất hay không vẫn còn phải chờ xem.
Các công ty ở mọi quy mô và vị trí thị trường, từ SpaceX và Blue Origin đến Intuitive Machines, Astrobotics, ispace, Qosmosys và những công ty khác, sẽ có lợi hơn khi phân tán rủi ro trên nhiều phân khúc trong chuỗi giá trị Mặt Trăng, chẳng hạn như ngoài vận tải, họ có thể cung cấp một nền tảng dịch vụ hỗ trợ các thị trường quan trọng trên, và kinh doanh dữ liệu có giá trị cao.
Nhu cầu năng lượng và cơ hội thương mại hạt nhân
Hạ tầng cislunar yêu cầu một lượng năng lượng khổng lồ, hợp lý và bền vững. Đây là một nút thắt lớn ngăn cản sự phát triển của các khu dân cư, hạ tầng và sản xuất công nghiệp. Năng lượng mặt trời trên không gian vẫn chưa được chấp nhận rộng rãi cho Trái Đất, nhưng có thể đóng một vai trò cho Mặt Trăng. Năng lượng hạt nhân đang nhận được sự quan tâm trở lại cả trên Mặt Trăng và Trái Đất.
NASA đã hoàn thành giai đoạn đầu tiên của Dự án Năng lượng Hạt nhân Mặt Trăng với Lockheed Martin, Westinghouse và một liên doanh giữa Intuitive Machines và X-Energy mang tên IX, nhằm xây dựng một lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng vào đầu những năm 2030. Trạm Nghiên cứu Quốc tế Mặt Trăng (ILRS), do Trung Quốc dẫn đầu, đang hợp tác với Roscosmos để thiết lập một lò phản ứng hạt nhân tự động vào thời điểm ILRS đi vào hoạt động vào giữa những năm 2030.
Tại khu vực Châu Âu, một liên minh do Rolls-Royce dẫn đầu đang hướng tới phát triển các lò phản ứng vi hạt nhân cho thám hiểm Mặt Trăng trước những năm 2030, với nguồn tài trợ từ Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh. Mặc dù các vấn đề về chất thải và an ninh vẫn còn tồn tại và cần được xử lý một cách có trách nhiệm, năng lượng hạt nhân vẫn được xem là giải pháp năng lượng không gian bền vững.
Vì Mặt Trăng thiếu cơ sở hạ tầng, mọi thứ phải được xây dựng từ đầu (to be built from scratch), tạo ra nhu cầu thương mại toàn cầu trong vòng hai đến ba thập kỷ tới. Một số hoạt động giai đoạn đầu trong lĩnh vực này hiện đang bắt đầu.
Liên Hợp Quốc cần xác định các quy tắc
Để tất cả các thị trường thương mại này phát triển một cách có lợi nhuận và bền vững, cần có sự rõ ràng và đồng thuận giữa các quốc gia đồng minh và đối thủ về cách thức tiến hành. Hiện nay, chúng ta chưa có điều này đối với Mặt Trăng, vì Hiệp ước Vũ trụ được thông qua vào năm 1967 không được thiết kế để điều chỉnh các hoạt động không gian thương mại. Các hoạt động này được cho phép hoạt động trong một khu vực không có chủ quyền, có phần tương tự như việc đánh bắt cá ở vùng biển quốc tế.
Điều cần thiết là phải có sự hội tụ giữa luật pháp không gian công quốc tế và luật pháp thương mại riêng. Mặc dù các chính sách công về Mặt Trăng có thể được cho phép, nhưng việc cân bằng này nên bảo vệ quyền lợi tư nhân và không làm cản trở các nhà đầu tư. Vì “lãnh thổ” của Mặt Trăng không thể bị chiếm đoạt, vấn đề sẽ tập trung gọn lại vào quyền sở hữu đối với các vật liệu khai thác, quyền ưu tiên trong thám hiểm và các vấn đề gây tranh cãi khác. Khi nói đến quyền sở hữu trí tuệ, sự rõ ràng về quy định cũng còn thiếu.
Hơn nữa, nhiều nhiệm vụ không gian từ các bên liên quan gồm chính phủ và khu vực tư nhân sẽ nhằm đến cùng một vị trí: cực nam của Mặt Trăng. Điều này sẽ tạo ra rủi ro tai nạn và do đó trở thành các vấn đề chính trị, làm nổi bật sự cần thiết phải có các giải pháp chính trị và lập pháp. Có thể thiết lập các khu vực an toàn xung quanh các điểm hạ cánh, nhưng chúng không nên trở thành các khu vực độc quyền, vì điều này sẽ dẫn đến việc chiếm đoạt lãnh thổ trên thực tế. Liên Hợp Quốc, với Ủy ban Các Ứng Dụng Hòa Bình Của Vũ Trụ (COPUOS), là tổ chức đã được thành lập để thảo luận về việc xác định cách thức cư xử trên Mặt Trăng, dù tiến độ còn chậm. Hiện tại, COPUOS có hơn 100 quốc gia thành viên và khoảng 50 Quan sát viên.
Vào năm 2022, để xác định khuôn khổ thực thi cần thiết cho việc sử dụng tài nguyên Mặt Trăng, một Nhóm Công Tác về Các Khía Cạnh Pháp Lý của Các Hoạt Động Tài Nguyên Vũ Trụ đã được thành lập thuộc Tiểu Ban Pháp Lý của COPUOS. Kết quả và các sản phẩm của nhóm công tác này sẽ được đưa ra vào năm 2027. Vào năm 2024, COPUOS đã tổ chức Hội nghị lần đầu tiên về Các Hoạt Động Mặt Trăng Bền Vững và phê duyệt việc thành lập Nhóm Hành Động về Các Hoạt Động Tư Vấn Mặt Trăng (ATLAC).
Vì ATLAC sẽ hoạt động trong năm 2025 này, nó sẽ trở thành điểm trung tâm cho các cuộc thảo luận về cách thức cư xử trên Mặt Trăng, trong các lĩnh vực như chia sẻ thông tin, khu vực an toàn, giảm thiểu rác Mặt Trăng, v.v. Mặc dù chúng ta đồng ý rằng sẽ mất vài thập kỷ để các hoạt động lớn liên quan đến ISRU trên Mặt Trăng được củng cố thành một nền kinh tế thị trường cislunar bền vững, điều cần thiết là ngay lập tức giải quyết các vấn đề và sự va chạm chắc chắn sẽ xảy ra trong thập kỷ này. Các vấn đề quan trọng là nhận thức về tình huống không gian cislunar và quản lý giao thông, bảo vệ tài sản con người, vật chất và tài sản vô hình. Những chức năng này, có thể do chính phủ và quân đội thúc đẩy, mang lại nhiều cơ hội cho sự tham gia của khu vực tư nhân.
Chúng tôi khuyến nghị tăng tốc độ làm rõ quy định để thúc đẩy sự tham gia của khu vực thương mại trong thập kỷ này. Những điểm chưa rõ ràng và gây nhầm lẫn vẫn tồn tại, chẳng hạn như quyền sở hữu tài sản đối với tài nguyên và tài sản vật chất, quyền dữ liệu và sở hữu trí tuệ, quyền ưu tiên và khu vực an toàn, vì hoạt động trong một khu vực không có chủ quyền, v.v. Việc này nên được thực hiện một cách thích ứng với các quy định phù hợp với sự thật cơ bản về Mặt Trăng.
Từ Cắm Cờ và Dấu Chân đến việc ở lại, đầu tư và mở rộng
Không ai phủ nhận tầm quan trọng của việc Cắm Cờ và Dấu Chân. Nhưng điều còn quan trọng hơn là ai sẽ ở lại, đầu tư, xây dựng, giao dịch và mở rộng. Hơn nữa, không có sự loại trừ lẫn nhau hay sự không tương thích giữa Sao Hỏa và Mặt Trăng: đây là những dự án riêng biệt đã được các quốc gia lên kế hoạch thực hiện song song.
Giả sử các dự án định cư trên Sao Hỏa sẽ bắt đầu trong tương lai với các tần suất bay hai năm một lần, thì họ không cần phải chờ đợi sự phát triển công nghiệp cislunar. Tuy nhiên, khi có sẵn, các vật tư sản xuất trong không gian cislunar có thể cạnh tranh về chi phí khi vận chuyển đến Sao Hỏa. Điều tương tự cũng áp dụng cho các kho nhiên liệu đẩy trên quỹ đạo và cislunar phù hợp với cấu hình bay của Sao Hỏa.
Mọi thứ mà Mặt Trăng có thể cung cấp như một nơi thử nghiệm và tổng duyệt cho các môi trường đặc thù của Sao Hỏa sẽ hữu ích, và đó là lý do đằng sau của các chương trình “Mặt Trăng đến Sao Hỏa”. Mặc dù môi trường Mặt Trăng và Sao Hỏa có sự khác biệt rõ rệt, nhưng chúng có thể hỗ trợ khả năng tự cung tự cấp của nhau bằng cách thử nghiệm và sản xuất thiết bị và vật tư. Đào tạo về sức khỏe và y học cho các nhiệm vụ không gian dài hạn cũng có thể được mở rộng từ Mặt Trăng đến Sao Hỏa.
Hiện nay, cuộc tranh luận về việc liệu có đáng để đầu tư, xây dựng, giao dịch và mở rộng các hoạt động hậu cần và công nghiệp trong không gian cislunar cũng đặt ra các câu hỏi về phát triển kinh tế, bảo đảm tài sản không gian và các vị trí dẫn đầu có lợi cho Trái Đất và cho phép tiếp cận hệ mặt trời.
Ngày nay, Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản đều duy trì các chương trình Mặt Trăng với công nghệ không gian cislunar là yếu tố chủ chốt trong kế hoạch mở rộng của họ trong hệ mặt trời. Điều này đòi hỏi phải thu hút trên phạm vi toàn cầu các ngành công nghiệp mới gia nhập không gian, đặc biệt là các ngành công nghiệp trong khu vực Ấn Độ – Thái Bình Dương. Sự thống trị trên mặt đất của khu vực Ấn Độ – Thái Bình Dương liên quan đến các nguồn tài nguyên thiên nhiên, năng lượng, vận tải biển, thương mại công nghiệp và đầu tư đều bắt nguồn từ các chuỗi giá trị đảm bảo được các nguồn lực quy mô lớn và việc đầu tư cho các dự án công nghiệp. Với hàng thập kỷ thực hành trong các lĩnh vực như vậy, khu vực này là một điểm khởi đầu cho nền kinh tế cislunar dựa trên ISRU: một khu vực Ấn Độ – Thái Bình Dương sẵn sàng dẫn đầu sự mở rộng kinh tế Hệ Mặt Trời. Bằng cách hỗ trợ tinh thần khởi nghiệp, khu vực này trở thành một đối tác phát triển kinh tế cislunar đáng tin cậy cho các khu vực Mỹ Latinh, Trung Đông, Châu Phi và Châu Âu.
Đã đến lúc nhận thức rằng, Mặt Trăng rõ ràng được coi là có tầm quan trọng chiến lược đối với các cường quốc công nghiệp lớn. Và mặc dù phải mất vài thập kỷ để xác định mô hình kinh doanh cislunar cho một nền kinh tế thị trường thực sự, sẽ là một sai lầm nếu không bắt đầu đầu tư vào sự bền vững của các hoạt động thương mại cislunar. Không phải sau năm 2050. Mà là ngay bây giờ.
(*) Giuseppe Reibaldi là người sáng lập và chủ tịch của Moon Village Association, một tổ chức phi chính phủ được thành lập vào năm 2017 nhằm thúc đẩy sự hợp tác quốc tế trong việc khám phá và định cư Mặt Trăng, cố vấn cấp cao về chính sách không gian, và hiện là Tổng Thư ký của Nhóm Chuyên gia Toàn cầu về Các Hoạt động Bền vững trên Mặt Trăng. Ông đã làm việc 35 năm tại Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).
Chris Bosquillon, một chuyên gia kỳ cựu trong lĩnh vực thương mại và đầu tư khu vực Ấn Độ – Thái Bình Dương, là người sáng lập Autonomous Space Futures Ltd, biên tập viên cấp cao tại Global Security Review, và đối tác của SAY Communications Ltd trong lĩnh vực kinh tế không gian, an ninh và chính sách.
Cảnh Mặt Trăng từ quỹ đạo thấp của Mặt Trăng chụp bởi Blue Ghost 1 trước khi con tàu thử hạ cánh vào ngày 2 tháng 3. Ảnh: Firefly Aerospace.
Cảnh Mặt Trăng từ quỹ đạo thấp của Mặt Trăng chụp bởi Blue Ghost 1 trước khi con tàu thử hạ cánh vào ngày 2 tháng 3. Ảnh: Firefly Aerospace.
Cảnh Mặt Trăng từ quỹ đạo thấp của Mặt Trăng chụp bởi Blue Ghost 1 trước khi con tàu thử hạ cánh vào ngày 2 tháng 3. Ảnh: Firefly Aerospace.
