“Vì vậy, nó có những ưu điểm đặc biệt tại những khu vực hẻo lánh không thể tiếp cận được nguồn năng lượng bên ngoài hoặc trong các môi trường đặc biệt, chẳng hạn như không gian vũ trụ!”

Ngô Hoà nhìn xuống các giáo viên và sinh viên dưới sân khấu và nói: “Có thể nói rằng, máy phát điện dựa trên hiệu ứng sự chênh lệch nhiệt độ giữa các đồng vị là nguồn năng lượng lý tưởng nhất cho các sứ mệnh thăm dò sâu trong không gian.”

Tuy nhiên, Ngô Hoà thay đổi giọng điệu và tiếp tục: “Nhưng điều này không có nghĩa là máy phát điện này hoàn hảo; không phải vậy đâu.”

Hiện nay, hiệu suất chuyển đổi nhiệt thành điện của các loại máy phát điện này khá thấp, chỉ khoảng từ 5% đến 20%, phần lớn năng lượng nhiệt đều bị lãng phí. Điều này đồng nghĩa với việc cần phải sử dụng nguồn nhiệt có công suất lớn để tạo ra một lượng điện nhất định, từ đó làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và kích thước của thiết bị.

Thứ hai, các đồng vị phóng xạ nhân tạo được sử dụng làm nguồn nhiệt có giá thành cao, quy trình sản xuất và xử lý phức tạp, khiến chi phí chế tạo máy phát điện này tăng lên đáng kể, điều này hạn chế việc áp dụng chúng trên quy mô thương mại.

Ngoài ra, do sử dụng các đồng vị phóng xạ làm nguồn nhiệt, nên tồn tại nguy cơ về an toàn bức xạ và sự lan tràn của chất phóng xạ. Nếu xảy ra rò rỉ hoặc các sự cố khác, điều này có thể gây hại nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người, vì vậy cần phải có các biện pháp an toàn và quản lý nghiêm ngặt.

Cuối cùng, thông thường, công suất điện của các máy phát điện này khá thấp, thường dưới 1 kilowatt, nên khó có thể đáp ứng được nhu cầu về điện năng lớn trong một số ứng dụng cụ thể.

“Khác với các loại xe thám hiểm Mặt Trăng hay sao Hỏa khác, chiếc xe thám hiểm thông minh ‘Vọng Thúc Nhất Hào’ của chúng ta có trọng lượng khá lớn và kích thước cũng tương đối lớn.”

Xe thám hiểm Opportunity của NASA cao 1,5 mét, rộng 2,3 mét, dài 1,6 mét và nặng 185 kilogram, trong khi xe thám hiểm Curiosity nặng 899 kilogram.

Trong khi đó, chiếc xe thám hiểm ‘Vọng Thúc Nhất Hào’ của chúng ta có chiều dài lên đến 3 mét, chiều rộng hơn 2 mét và chiều cao khoảng 1,6 mét, trọng lượng thậm chí lên đến 1,5 tấn – chưa kể đến hàng hóa mà nó mang theo.

Có thể nói, chiếc xe này rất nặng, và để có thể di chuyển nhanh chóng trên Mặt Trăng, chúng ta cần một hệ thống nguồn năng lượng vô cùng đáng tin cậy.

Chỉ dựa vào máy phát điện dựa trên hiệu ứng sự chênh lệch nhiệt độ giữa các đồng vị là chưa đủ, vì vậy chúng tôi đã trang bị cho chi

Hiệu suất chuyển đổi quang điện của nó cao hơn rất nhiều so với các tấm pin mặt trời làm từ arsenic gallium phốtphat ba lớp hiện đang được sử dụng trên các trạm vũ trụ; hiệu suất này có thể đạt trên 30%, nhưng vẫn còn kém xa so với công nghệ pin lớp gồm silicon và perovskite của chúng ta.”

  “Tất nhiên, 43% chỉ là giới hạn lý thuyết; trong thực tế, tỷ lệ chuyển đổi mà chúng ta đạt được vào khoảng 40%, và đây cũng là một con số vô cùng ấn tượng.”

  Nhờ vào công nghệ này, chiếc xe thăm dò thông minh “Vọng Thư Nhất” có thể nhận được nguồn điện dồi dào, và vì vậy, nó có thể di chuyển với tốc độ rất nhanh trên bề mặt Mặt Trăng, thậm chí có thể thực hiện những cuộc “đua xe off-road” trên Mặt Trăng.

  Cũng chính nhờ vào hệ thống động lực mạnh mẽ này mà chiếc xe “Vọng Thư Nhất” đã hoàn thành quãng đường hơn 10.000 km kể từ khi được phóng đi. Bạn có biết độ dài xích đạo Mặt Trăng khoảng 10.921 km không? Nghĩa là, quãng đường mà chiếc xe này đã di chuyển trên Mặt Trăng đã đủ để nó đi vòng quanh xích đạo Mặt Trăng một vòng.

  Và quãng đường này còn lớn hơn nhiều lần tổng quãng đường mà tất cả các thiết bị thăm dò từng được con người phóng ra ngoài hành tinh khác đã đi được. Không có thiết bị vũ trụ nào khác có thể đạt được quãng đường như vậy.

  Vậy tại sao, dù chúng ta đã có những tấm pin quang điện mạnh mẽ để sản xuất điện và những viên pin rắn siêu hiệu quả để lưu trữ năng lượng, thì vẫn phải lắp đặt một máy phát điện sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa các đồng vị phóng xạ trên chiếc xe “Vọng Thư Nhất” này?”

  Đặt ra câu hỏi này, Ngô Hoà nhìn xuống các giáo viên và sinh viên dưới sân khấu, sau đó cầm ly nước uống và cho mọi người thời gian để suy nghĩ.

  Ngô Hoà đặt ly xuống, lại nhìn quanh sân khấu và nói từ từ: “Thực ra lý do rất đơn giản, chủ yếu dựa trên hai yếu tố, đó là tính an toàn và khả năng dự phòng.”

  Một mặt, mặc dù công nghệ pin lớp gồm silicon và perovskite của chúng ta rất tiên tiến và hiệu suất chuyển đổi rất cao, đủ để cung cấp nguồn điện dồi dào cho “Vọng Thư Nhất”.

  Nhưng mọi người cũng cần biết rằng môi trường trong không gian vô cùng phức tạp, đầy rẫy những yếu tố không chắc chắn. Dù là sự can thiệp của tia vũ trụ hay va chạm với các thiên thạch nhỏ, tất cả đều có thể gây hư hại cho các tấm pin quang điện.

  Nếu các tấm pin quang điện gặp sự cố, nguồn điện cung cấp cho toàn bộ thiết bị thăm dò sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, thậm chí có thể

Mặc dù xác suất xảy ra tình huống này rất thấp, nhưng chúng ta vẫn cần phải chuẩn bị sẵn các biện pháp ứng phó đầy đủ.

Động cơ nhiệt điện dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ giữa các đồng vị phóng xạ giống như một hệ thống dự phòng vững chắc; ngay cả khi các tấm pin quang điện không thể hoạt động bình thường, nó vẫn có thể cung cấp điện năng cho xe thăm dò, đảm bảo các chức năng cơ bản của xe vẫn được thực hiện, và không làm hỏng toàn bộ nhiệm vụ. Đây chính là sự đảm bảo về độ tin cậy mà hệ thống dự phòng kép mang lại.

Mặt khác, chu kỳ ngày đêm trên Mặt Trăng khác với Trái Đất; một ngày đêm trên Mặt Trăng tương đương khoảng 28 ngày trên Trái Đất.

Trong những đêm dài tăm tối trên Mặt Trăng, khi không có ánh nắng mặt trời, các tấm pin quang điện tự nhiên sẽ không thể hoạt động. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian này, “Vọng Thư Nhất” vẫn cần phải duy trì một nguồn điện năng nhất định.

Lúc này, ưu điểm của động cơ nhiệt điện dựa trên đồng vị phóng xạ mới được thể hiện rõ ràng; nó có thể liên tục cung cấp điện năng trong những đêm tối trên Mặt Trăng, khi các tấm pin quang điện không thể hoạt động. Mặc dù công suất của nó khá thấp, nhưng nó vẫn đủ để đảm bảo rằng toàn bộ thiết bị thăm dò luôn được cung cấp điện năng.

Việc này có những lợi ích gì? Trước hết, các thiết bị sẽ không bị hỏng do nhiệt độ thấp. Nhiệt độ vào ban đêm trên Mặt Trăng cực kỳ thấp, và nếu không có điện năng để duy trì nhiệt độ hoạt động bình thường, nhiều thiết bị rất dễ bị hỏng.

Thứ hai, với nguồn điện năng liên tục, xe thăm dò có thể duy trì kết nối với mặt đất, giúp chúng ta luôn nắm rõ tình hình của xe và đảm bảo rằng toàn bộ hệ thống vẫn đang hoạt động bình thường.

Do đó, việc lắp đặt động cơ nhiệt điện dựa trên đồng vị phóng xạ trên “Vọng Thư Nhất” không hề là một hành động thừa thãi. Dù nó có vẻ như chiếm một không gian quý giá, nhưng thực tế, nó là một thành phần không thể thiếu để đảm bảo xe thăm dò có thể hoạt động ổn định trong môi trường phức tạp của Mặt Trăng.

Nó kết hợp với các tấm pin quang điện tiên tiến và các loại pin rắn siêu hiệu suất để tạo thành một hệ thống nguồn điện vững chắc và đáng tin cậy, giúp “Vọng Thư Nhất” có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài trong môi trường đầy biến đổi của Mặt Trăng, từ đó thực hiện tốt hơn các nhiệm vụ thăm dò và cung cấp nhiều dữ liệu, thông tin có giá trị hơn cho con người trong việc khám phá những bí ẩn của Mặt Trăng.