Có hai hướng chính để biến sao Kim thành nơi con người ở được, và cả hai đều mới là đề xuất. Hướng thứ nhất là cải tạo cả hành tinh: đặt một tấm che nắng khổng lồ ở điểm L1 giữa sao Kim và Mặt Trời để làm hành tinh nguội đi, rồi tìm cách loại bỏ khoảng 90 bar CO₂ — một việc tính bằng hàng trăm tới hàng nghìn năm. Hướng thứ hai khiêm tốn hơn: không sửa hành tinh mà sống trên các khí cầu ở độ cao khoảng 50–55 km, nơi áp suất và nhiệt độ gần giống Trái Đất. NASA từng nghiên cứu ý tưởng này dưới tên HAVOC năm 2014–2015.
Vì sao sao Kim khó hơn sao Hoả
| Vấn đề | Sao Kim | Cần đạt |
|---|---|---|
| Nhiệt độ bề mặt | khoảng 464 °C | dưới khoảng 40 °C |
| Áp suất bề mặt | khoảng 92 bar, CO₂ khoảng 96,5% | khoảng 1 bar, ít CO₂ |
| Nước | gần như không có | đủ cho đại dương, sông hồ |
| Mây | giọt axit sunfuric | mây nước |
| Độ dài một ngày Mặt Trời | khoảng 117 ngày Trái Đất (tự quay ngược chiều) | gần 24 giờ, hoặc chu kỳ sáng tối nhân tạo |
| Trọng lực | khoảng 0,9 lần Trái Đất | đã tốt |
Trọng lực là thứ duy nhất sao Kim hơn hẳn sao Hoả. Mọi thứ khác đều thừa hoặc thiếu ở mức cực đoan. Sao Hoả thiếu khí; sao Kim thừa khí gần một trăm lần, và đó là loại khí phải loại bỏ chứ không giữ lại được.
Hướng 1: cải tạo toàn hành tinh
Tấm che nắng ở L1
Ý tưởng được Paul Birch phân tích chi tiết trong bài "Terraforming Venus quickly" trên tạp chí Journal of the British Interplanetary Society năm 1991, và được Martyn Fogg tổng hợp trong chuyên khảo năm 1995. Một tấm màng mỏng hoặc một tập hợp nhiều tấm, đường kính cỡ lớn hơn chính sao Kim (khoảng 12.100 km), đặt gần điểm L1, chắn phần lớn ánh sáng Mặt Trời. Không còn nguồn nhiệt, khí quyển dày đặc sẽ nguội dần. Vì khí quyển chứa nhiệt rất lớn, quá trình nguội tính bằng hàng trăm năm.
Khi nhiệt độ xuống đủ thấp, CO₂ sẽ hoá lỏng rồi đông thành băng khô phủ bề mặt. Lúc đó cần chôn hoặc phủ lớp băng này lại để nó không bốc hơi trở lại khi hành tinh được sưởi ấm trở lại.
Biến CO₂ thành thứ khác
Một phương án khác: đưa hydro tới sao Kim (từ các hành tinh khí, ví dụ) để phản ứng với CO₂, tạo ra nước và carbon. Cách này giải quyết cùng lúc hai vấn đề, thừa CO₂ và thiếu nước. Nhưng nếu muốn xử lý hết CO₂, khối lượng hydro cần tính thô vào khoảng 4 × 10¹⁹ kg, tức hàng chục triệu tỷ tấn, vượt xa mọi khả năng vận chuyển hiện nay. Đề xuất gieo vi khuẩn lam của Carl Sagan năm 1961 cũng thuộc hướng này, nhưng đã bị dữ liệu sau đó bác bỏ.
Ngày dài
Sao Kim tự quay chậm và ngược chiều, một ngày Mặt Trời kéo dài khoảng 117 ngày Trái Đất. Làm hành tinh quay nhanh hơn đòi năng lượng ở mức không tưởng. Phương án đơn giản hơn là dùng chính tấm che nắng: điều chỉnh nó để tạo chu kỳ sáng tối nhân tạo 24 giờ.
Hướng 2: thành phố bay trên mây
Năm 2003, Geoffrey Landis (Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA) đăng bài "Colonization of Venus", lập luận rằng tầng khí quyển sao Kim ở độ cao khoảng 50–55 km là môi trường giống Trái Đất nhất ngoài Trái Đất trong hệ Mặt Trời.
- Áp suất: ở khoảng 50 km, áp suất khoảng 1 bar; lên khoảng 55 km còn khoảng một nửa.
- Nhiệt độ: từ khoảng 75 °C ở 50 km xuống khoảng 27 °C ở 55 km.
- Trọng lực: khoảng 0,9 lần Trái Đất, tốt cho cơ thể hơn hẳn sao Hoả hay Mặt Trăng.
- Che chắn bức xạ: khối khí phía trên dày tương đương khí quyển Trái Đất, chặn tia vũ trụ tốt như ở mặt đất.
- Năng lượng: ánh sáng Mặt Trời mạnh gần gấp đôi ở Trái Đất, pin Mặt Trời hoạt động tốt.
Không khí thở là khí nâng
Điểm độc đáo là trong khí quyển CO₂ nặng, hỗn hợp nitơ – oxy mà ta thở nhẹ hơn khí xung quanh (khối lượng mol khoảng 29 so với 44). Một khinh khí cầu chứa không khí thở được sẽ tự nổi, với sức nâng cỡ nửa kg mỗi mét khối. Nghĩa là phần không gian sống chính là phần nâng. Nếu vỏ bị thủng, khí bên trong và bên ngoài có áp suất gần bằng nhau nên khí trao đổi chậm, không xẹp đột ngột như bóng bay trên Trái Đất.
HAVOC của NASA
Năm 2014–2015, nhóm của Dale Arney và Chris Jones tại Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA phác thảo khái niệm HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept): một chuỗi sứ mệnh bắt đầu bằng robot, rồi khí cầu có người ở lại khoảng 30 ngày ở độ cao khoảng 50 km. Đây là nghiên cứu khái niệm nội bộ, không được chuyển thành chương trình chính thức.
Những trở ngại
- Axit sunfuric: vật liệu vỏ, ống dẫn, cửa sổ phải chịu được axit đậm đặc. Một số polymer như teflon chịu được.
- Gió mạnh: tầng mây sao Kim có gió vòng quanh hành tinh khoảng 100 m/s, đi hết một vòng trong khoảng 4 ngày. Khí cầu sẽ trôi theo, nên "ngày đêm" với người trên khí cầu kéo dài khoảng 4 ngày Trái Đất.
- Thiếu nước và tài nguyên: hydro và nước phải lấy từ giọt axit hoặc đưa từ nơi khác; kim loại thì nằm trên bề mặt nóng chảy chì bên dưới.
- Không đường lui dễ: rời sao Kim đòi tên lửa phóng từ khí cầu, chưa ai giải được bài toán này.
So sánh hai hướng
| Cải tạo toàn hành tinh | Thành phố trên mây | |
|---|---|---|
| Quy mô | Toàn bộ khí quyển, khoảng 4,8 × 10²⁰ kg khí | Từng khí cầu |
| Thời gian | Hàng trăm tới hàng nghìn năm, theo các ước tính | Có thể bắt đầu nhỏ, mở rộng dần |
| Trạng thái | Ý tưởng lý thuyết | Nghiên cứu khái niệm, có phác thảo của NASA |
| Bước đầu cần | Công nghệ chế tạo trong không gian ở quy mô hành tinh | Khí cầu chịu axit, hệ thống sống kín |
Góc nhìn hôm nay
Sao Kim cho thấy cải tạo hành tinh có thể đi theo hướng ngược: thay vì sửa hành tinh cho vừa người, đặt người vào đúng tầng của hành tinh vốn đã vừa. Các sứ mệnh sắp tới như DAVINCI của NASA (thả khoang xuyên khí quyển) và EnVision của ESA đã được chọn để nghiên cứu sao Kim trong thập niên 2030, sẽ cho thêm dữ liệu về chính tầng mây này. Ai muốn đọc thêm có thể tìm bài "Colonization of Venus" của Landis (2003) và tài liệu tóm tắt HAVOC trên trang của Trung tâm Langley.
Câu hỏi thường gặp
Có thể cải tạo sao Kim không?
Về lý thuyết đã có đề xuất như tấm che nắng ở điểm L1 để làm nguội hành tinh và đưa hydro tới để biến CO₂ thành nước. Nhưng khối lượng vật chất và năng lượng cần vượt xa khả năng hiện nay, và các ước tính thời gian tính bằng hàng trăm tới hàng nghìn năm.
Thành phố bay trên sao Kim là gì?
Là ý tưởng sống trong khí cầu khổng lồ ở độ cao khoảng 50–55 km, nơi áp suất khoảng 0,5–1 bar và nhiệt độ khoảng 27–75 °C. Không khí thở được nhẹ hơn khí CO₂ xung quanh nên tự làm khí nâng. NASA từng phác thảo khái niệm HAVOC năm 2014–2015.
Vì sao tầng mây sao Kim giống Trái Đất?
Ở độ cao khoảng 50 km, áp suất xấp xỉ mặt đất Trái Đất, nhiệt độ có thể chịu được, trọng lực khoảng 0,9 lần, và lớp khí phía trên che bức xạ tốt. Tuy vậy tầng này có mây axit sunfuric và gió mạnh khoảng 100 m/s.
Tấm che nắng cho sao Kim lớn cỡ nào?
Để chắn phần lớn ánh sáng, tấm che ở gần điểm L1 cần đường kính cỡ lớn hơn chính sao Kim, tức hơn 12.000 km. Chưa có công nghệ chế tạo cấu trúc nào ở quy mô này.
