Lắp "khiên bong bóng" ngoài không gian để chống biến đổi khí hậu?

Hạn hán, các đợt nắng nóng khắc nghiệt và các vụ hỏa hoạn lớn hiện đang ảnh hưởng đến toàn thế giới. Nhiều thành phố trên hành tinh của chúng ta đã phá kỷ lục nhiệt độ nóng vào mùa hè này. Bất chấp những nỗ lực quốc tế nhằm chống lại sự nóng lên toàn cầu, có lẽ Trái Đất đã đạt đến điểm không thể quay lại.

Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta không giữ nhiệt độ tăng dưới + 2⁰C? Các nhà khoa học đang nghiên cứu các giải pháp "cơ hội cuối cùng", nhằm hạn chế thiệt hại hoặc thậm chí đảo ngược biến đổi khí hậu.

Lấy cảm hứng từ một ý tưởng do nhà thiên văn học Robert Angel đề xuất, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Mỹ hiện đang nghiên cứu một khái niệm về lá chắn Mặt Trời, có vai trò như tấm khiên làm giảm lượng bức xạ chiếu vào hành tinh của chúng ta. 

Theo đó, dự án này có tên là "Bong bóng không gian", nó giống như một tấm khiên khổng lồ được tạo thành từ các bong bóng đóng băng, có kích thước gần bằng quốc gia Brazil, sẽ được đặt tại điểm Lagrange L1 - giữa Mặt Trời và Trái Đất. 

Cấu trúc bong bóng này sẽ được thiết kế để phản chiếu một phần ánh sáng Mặt Trời. Ưu điểm của phương pháp này so với các dự án địa kỹ thuật khác (chẳng hạn như hòa tan các hóa chất trong tầng bình lưu để tăng albedo) là nó sẽ không tác động trực tiếp đến sinh quyển của Trái Đất.

Albedo là một hiệu ứng xảy ra khi tia nắng mặt trời chiếu vào một bề mặt và những tia này được quay trở lại không gian vũ trụ.

Ý tưởng tấm lá chắn Mặt Trời trong không gian

Vào năm 1989, nhà khoa học James Early đã trình bày trên tạp chí của Hiệp hội Liên hành tinh Anh một khái niệm về "tấm chắn thủy tinh mỏng", để làm giảm hiệu ứng nhà kính do sự tích tụ CO2 gây ra. 

Tấm chắn này được đặt tại điểm Lagrange đầu tiên của hệ Trái Đất - Mặt Trời nhằm hấp thụ một số bức xạ, có thể làm giảm ánh sáng tới 1,8% - đủ để đảo ngược sự nóng lên của hành tinh của chúng ta.

Vào thời điểm đó, có nhiều vấn đề về giải pháp này như cần bao nhiêu lượng vật liệu cần thiết để làm tấm che Mặt Trời khổng lồ đó và năng lượng cần thiết để phóng nó tới điểm đích. 

Từ công trình này, vào năm 2006 nhà khoa học Roger Angel đã hình dung thêm về một số tấm chắn Mặt Trời nhỏ. Ông giải thích, đám lá chắn này nhằm mục đích làm chệch hướng một số ánh sáng thay vì hấp thụ nó, để giảm thiểu sự chuyển dịch cân bằng của L1 do áp suất bức xạ gây ra.

Mặc dù có khối lượng giảm so với dự án của James Early và việc thực hiện gia tốc điện từ để thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất, tiếp theo là lực đẩy ion (để hạn chế chi phí vận chuyển), song việc chế tạo và triển khai nhóm tấm che Mặt Trời này vẫn rất phức tạp.

Một vài ý tưởng khác đã xuất hiện kể từ đó, nhưng không có ý tưởng nào vượt quá giai đoạn nghiên cứu khả thi sơ bộ. 

Và khi con người dần tiến tới tình trạng khẩn cấp về khí hậu, nhóm chuyên gia tại MIT đã có cái nhìn khác về đề xuất của Angel bằng cách triển khai một bộ bè bong bóng, được tạo thành từ mạng lưới các bong bóng bơm hơi nhỏ liên kết với nhau gần điểm Lagrange L1. 

"Chúng tôi tin rằng việc trương nở các quả cầu với lớp màng mỏng trực tiếp trong không gian từ một vật liệu nóng chảy đồng nhất như silicon - có thể cung cấp sự thay đổi về độ dày làm khúc xạ phổ sóng rộng hơn và cho phép chúng tôi tránh phải đúc các phần tử phim có cấu trúc lớn," các nhà nghiên cứu giải thích.

Sản xuất trực tiếp các quả cầu phản xạ trong không gian, điều này sẽ hạn chế chi phí vận chuyển. Các bong bóng có thể bị phá hủy trong không gian tạo thành màng mỏng chỉ đơn giản bằng cách phá vỡ trạng thái cân bằng bề mặt của chúng, điều này cũng sẽ giảm thiểu các mảnh vỡ không gian so với các cách tiếp cận khác. 

Do đó, nó có thể là một trong những cấu trúc màng mỏng hiệu quả nhất để làm chệch hướng bức xạ Mặt Trời.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm việc sản xuất bong bóng trong phòng thí nghiệm, trong các điều kiện của không gian bên ngoài. Họ đặc biệt quan tâm đến chất lỏng nóng chảy dựa trên silicon và chất lỏng ion tăng cường graphene, có áp suất hơi và mật độ cực thấp.

Các tính chất nhiệt và quang học của vật liệu cũng sẽ được tính đến trong nghiên cứu khả thi.

Theo các nhà nghiên cứu, độ dày tối thiểu của màng chất lỏng tạo thành bong bóng về mặt lý thuyết có thể thấp tới 20 nanomet; nhưng để làm chệch hướng ánh sáng Mặt Trời, nó phải tương đương với bước sóng của quả cầu lửa này, tức là khoảng 400 đến 600 nanomet. 

Vị trí tối ưu của nó sẽ gần Mặt Trời hơn một chút, cách Trái Đất khoảng 2,5 triệu km, để giảm áp lực bức xạ. Đặc biệt, các nhà khoa học cũng nghĩ đến việc bảo dưỡng tấm chắn ngay tại chỗ, vì bong bóng dễ vỡ. 

Theo các nghiên cứu sơ bộ, sẽ cần từ 50 đến 200 năm hoạt động để đảo ngược tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Ước tính của Roger Angel cho biết về chi phí của một dự án như vậy vào khoảng 0,5% GDP toàn cầu trong vòng 50 năm. Nếu các thí nghiệm sơ bộ trong phòng thí nghiệm chứng minh kết luận, nghiên cứu bổ sung sẽ nhằm cải thiện thiết kế của nó và các thử nghiệm sẽ được thực hiện ở quỹ đạo thấp. 

Các nhà nghiên cho biết: "Chúng tôi tin rằng một khi một giải pháp kỹ thuật được xác định, việc triển khai nó có thể diễn ra trước cuối thế kỷ này".