Đưa một vật thể vào không gian từ lâu đã là hoạt động vô cùng tốn kém. Mỗi kilogram thiết bị bổ sung đều kéo theo khoản chi phí rất lớn, hạn chế khả năng thực hiện các sứ mệnh và nghiên cứu không gian ở quy mô lớn..
Tuy nhiên, thực tế này có thể đang thay đổi nhanh hơn nhiều so với dự đoán.
Một nghiên cứu mới được đăng trên tạp chí PNAS Nexus cho thấy chi phí đưa vật thể lên quỹ đạo có thể giảm mạnh trong vòng 15 năm tới. Nghiên cứu do Tiến sĩ Alessio Terzi tại Đại học Cambridge và Tiến sĩ Francesco Nicoli tại Đại học Bách khoa Turin dẫn đầu.
TS Terzi nhận định, không gian không còn là khái niệm viễn tưởng hay chỉ phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học mà đang trở thành một thị trường tiềm năng.
“Khi chi phí phóng giảm và hoạt động thương mại mở rộng, chúng ta đang bước vào thời kỳ mà nền kinh tế vũ trụ vận hành giống như mọi nền kinh tế khác, được thúc đẩy bởi các động lực lợi ích, thương mại và đầu tư”, TS Terzi nói.
Chi phí phóng giảm nhanh
Các nhà nghiên cứu nhận thấy chi phí trung bình để đưa một kilogram hàng hóa lên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp vào năm 2025 là 3.868 USD. Con số này được dự báo giảm hơn 58% xuống còn 1.569 USD vào năm 2030. Đến năm 2040, chi phí có thể chỉ còn 273 USD/kg.
Để đưa ra những ước tính trên, nhóm nghiên cứu đã phân tích cơ sở dữ liệu lớn nhất từ trước đến nay về các vụ phóng tên lửa trên toàn cầu.
Cơ sở dữ liệu bao gồm hơn 4.400 vụ phóng trong giai đoạn 1960-2025, đồng thời theo dõi sự thay đổi của chi phí phóng theo thời gian. Kết quả cho thấy chi phí tiếp cận quỹ đạo đã giảm hơn 90% kể từ năm 1960.
Kể từ năm 2020, ngành công nghiệp vũ trụ đã phát triển nhanh chóng, chủ yếu do nhu cầu phóng vệ tinh phục vụ thông tin liên lạc, định vị, dự báo thời tiết và quan sát Trái Đất ngày càng tăng.
Khối lượng hàng hóa được đưa lên quỹ đạo đã tăng trung bình 31% mỗi năm kể từ năm 2020. Trong khi đó, mức tăng trung bình hằng năm của giai đoạn 2000-2019 chỉ là 4%.
Khoảng 4.900 tấn hàng hóa đã được đưa lên quỹ đạo trong năm 2025. Nhóm tác giả dự báo, năng lực phóng hằng năm có thể đạt 9.100 tấn vào năm 2030.
Năm 2024, giá trị của ngành công nghiệp vũ trụ đã vượt 600 tỷ USD, tương đương quy mô của toàn bộ nền kinh tế Thụy Điển.
“Chỉ riêng SpaceX cũng có thể đạt được con số này với 80 chuyến bay của Starship, siêu tên lửa hạng nặng mới có khả năng tái sử dụng hoàn toàn”, TS Terzi cho biết. Ông nhận định, năng lực phóng có thể đạt 32.000 tấn mỗi năm vào năm 2040.
Nhóm nghiên cứu phát hiện một quy luật: mỗi khi tổng khối lượng hàng hóa được đưa vào không gian tăng gấp đôi, chi phí trung bình để phóng một kilogram lên quỹ đạo lại giảm 21,2%.
Họ so sánh xu hướng này với sự phát triển của tàu hơi nước trong thế kỷ XIX. Khi thương mại toàn cầu mở rộng, chi phí vận chuyển bằng tàu hơi nước giảm khoảng 15,5% mỗi khi sản lượng hàng hóa tăng gấp đôi.
Theo TS Terzi, chi phí phóng vào không gian đang giảm nhanh hơn cả chi phí vận tải bằng tàu hơi nước trong thế kỷ XIX, cho thấy ngành vũ trụ còn nhiều dư địa phát triển và có thể sắp bước vào một giai đoạn bùng nổ kinh tế.
Không gian ngày càng dễ tiếp cận
Chi phí tiếp cận không gian thấp hơn có thể giúp hiện thực hóa những hoạt động hiện còn quá khó khăn hoặc tốn kém.
Từ lâu, các nhà khoa học đã quan tâm đến việc sử dụng môi trường không trọng lượng trong không gian để nuôi tinh thể, sản xuất cáp quang tiên tiến và nghiên cứu quá trình phát triển của mô sống. Một số công ty cũng đang tìm cách sản xuất dược phẩm, thậm chí chế tạo các cơ quan nội tạng bằng công nghệ in sinh học 3D trên quỹ đạo.
“Chi phí phóng giảm nhanh có thể mở đường cho quá trình định cư trong không gian và hoạt động thương mại vượt xa quỹ đạo Trái Đất tầm thấp”, TS Terzi nhận định.
Ông nói thêm, việc phóng ngày càng rẻ có thể tạo ra nhiều cơ hội trong sản xuất điện Mặt Trời trên quỹ đạo, khai thác tiểu hành tinh và xây dựng một nền kinh tế tự duy trì, có khả năng sản xuất nhiên liệu, thực phẩm và cơ sở hạ tầng trên quỹ đạo hoặc Mặt Trăng.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cảnh báo chi phí có thể không tiếp tục giảm trong dài hạn nếu căng thẳng địa chính trị hạn chế hợp tác quốc tế, mức độ cạnh tranh suy giảm hoặc một số công ty chi phối thị trường.
Trong đó một số biến đổi vẫn tồn tại nhiều tháng sau khi trở về Trái Đất.
Không gian vẫn là một trong những môi trường khắc nghiệt và bí ẩn nhất mà con người từng khám phá. Trong nhiều thập kỷ, các cơ quan vũ trụ đã phóng tàu thăm dò, đưa phi hành gia lên quỹ đạo và xây dựng các trạm nghiên cứu ngoài không gian nhằm tìm hiểu tác động của môi trường này lên cơ thể con người.
Một trong những nghiên cứu đáng chú ý nhất là "Nghiên cứu song sinh" của NASA, được thực hiện trên hai anh em sinh đôi cùng trứng Scott Kelly và Mark Kelly, đều là các phi hành gia.
Nghiên cứu kéo dài từ ngày 27/3/2015 đến ngày 2/3. Trong thời gian này, Scott Kelly sống và làm việc 340 ngày trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), trong khi Mark Kelly ở lại Trái Đất. NASA liên tục theo dõi và thu thập dữ liệu từ cả hai để so sánh những thay đổi về sức khỏe và sinh học.
Kết quả công bố năm 2019 cho thấy sức khỏe tổng thể của Scott vẫn ổn định, nhưng ông trải qua nhiều thay đổi đáng chú ý như tăng chiều cao tạm thời, suy giảm khối lượng cơ và những biến đổi trong hoạt động sinh học của cơ thể.
Một số khác biệt giữa hai anh em từng làm dấy lên các nhận định rằng ADN của Scott đã thay đổi sau chuyến bay vũ trụ. Trên thực tế, cấu trúc ADN của ông không thay đổi, nhưng cách các gen hoạt động và biểu hiện đã có sự biến đổi đáng kể.
Đáng chú ý, khoảng 7% hoạt động gen của Scott vẫn chưa trở về trạng thái ban đầu sau sáu tháng kể từ khi hạ cánh.
Những phát hiện quan trọng từ nghiên cứu song sinh
Thông qua việc theo dõi Scott Kelly trong thời gian ở ngoài không gian, các nhà khoa học ghi nhận hàng loạt thay đổi ở cả cấp độ sinh lý và phân tử.
Những biến đổi này bao gồm sự thay đổi trong biểu hiện gen, hoạt động của hệ miễn dịch, chiều dài telomere và khả năng nhận thức. Dù vẫn giống hệt nhau về mặt di truyền, thời gian sống trong môi trường vi trọng lực đã khiến một số gen của Scott hoạt động khác biệt so với người anh em sinh đôi.
Phần lớn các thay đổi sinh học dần trở lại bình thường sau khi ông trở về Trái Đất. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu xác định có 811 gen trên nhiều loại tế bào vẫn chưa quay về mức hoạt động trước chuyến bay sau sáu tháng. Nhiều gen trong số này liên quan đến hệ miễn dịch và cơ chế sửa chữa ADN.
Một phát hiện đáng chú ý khác liên quan đến telomere - các đoạn ADN nằm ở đầu nhiễm sắc thể, có vai trò bảo vệ vật chất di truyền và thường được xem là chỉ dấu liên quan đến quá trình lão hóa.
Các nhà khoa học nhận thấy telomere của Scott dài ra trong thời gian sống trên ISS trước khi ngắn lại sau khi trở về Trái Đất. Do telomere thường ngắn dần theo tuổi tác, hiện tượng này được xem là dấu hiệu cho thấy quá trình lão hóa có thể diễn ra chậm hơn trong một số điều kiện nhất định.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh đây là kết quả bất ngờ và ý nghĩa lâu dài của hiện tượng này vẫn chưa được làm rõ. Việc tìm hiểu nguyên nhân có thể giúp NASA xây dựng các chiến lược bảo vệ sức khỏe cho phi hành gia trong các sứ mệnh tương lai.
Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng ghi nhận sự suy giảm về tốc độ và độ chính xác trong một số bài kiểm tra nhận thức của Scott Kelly. Những ảnh hưởng này vẫn tiếp tục xuất hiện sau khi ông trở về Trái Đất.
Theo các nhà nghiên cứu, hiện tượng kéo dài telomere và suy giảm một số chức năng nhận thức là những tác động thường gặp ở các phi hành gia thực hiện nhiệm vụ dài ngày trong không gian.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các cơ quan vũ trụ cần phát triển thêm các biện pháp bảo vệ sức khỏe để giảm thiểu rủi ro cho phi hành gia trong những sứ mệnh kéo dài, đặc biệt là các chương trình đưa con người trở lại Mặt Trăng hoặc tiến tới sao Hỏa.
Tuy vậy, các nhà khoa học lưu ý đây là nghiên cứu đầu tiên được thực hiện trên một cặp song sinh. Vì vậy, cần thêm nhiều nghiên cứu trên số lượng đối tượng lớn hơn để xác định liệu những thay đổi được ghi nhận ở Scott Kelly có mang tính phổ quát hay chỉ là đặc điểm riêng của từng cá nhân.
Những phát hiện từ nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ giúp NASA hiểu rõ hơn về các thách thức sinh học trong hành trình chinh phục không gian, đồng thời hỗ trợ công tác chuẩn bị cho các sứ mệnh dài hạn trong tương lai.
NASA đang triển khai sứ mệnh Artemis nhằm đưa con người trở lại Mặt Trăng, trong khi đó các nhà khoa học đang xét lại những hệ quả ngoài mong muốn mà hoạt động của con người có thể gây ra đối với môi trường trên thiên thể này.
Theo kế hoạch, sứ mệnh Artemis IV sẽ đưa các phi hành gia hạ cánh gần cực Nam Mặt Trăng. Xa hơn, NASA hướng tới xây dựng một căn cứ hoạt động dài hạn tại đây.
Tuy nhiên, các sứ mệnh đổ bộ sẽ khiến khí thải từ động cơ của các tàu đổ bộ có thể phát tán lượng methane đủ lớn để làm ô nhiễm bề mặt Mặt Trăng, thậm chí phá hủy những phân tử cổ xưa có khả năng lưu giữ manh mối về cách sự sống hình thành trên Trái Đất.
"Chúng tôi đang cố gắng bảo vệ khoa học cũng như những khoản đầu tư dành cho hoạt động khám phá không gian. Chính các hoạt động của con người đôi khi lại có thể cản trở nghiên cứu khoa học", ông Silvio Sinibaldi, chuyên gia phụ trách bảo vệ hành tinh của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cho biết.
Trong nhiều năm qua, giới khoa học đã quan tâm đến tác động ô nhiễm từ các vụ phóng tên lửa đối với khí quyển Trái Đất. Tuy nhiên, những ảnh hưởng tương tự trên Mặt Trăng hầu như chưa được nghiên cứu, chủ yếu bởi con người đã không quay trở lại bề mặt thiên thể này trong hơn 50 năm.
Chính vì vậy, nghiên cứu được đánh giá có ý nghĩa quan trọng khi chỉ ra rằng các sứ mệnh đổ bộ trong tương lai có thể vô tình làm ảnh hưởng đến chính những nghiên cứu khoa học mà chúng được kỳ vọng phục vụ.
Manh mối về sự sống được lưu giữ trong băng Mặt Trăng?
Các nhà khoa học tin rằng Mặt Trăng có thể lưu giữ dấu vết về nguồn gốc sự sống qua những lớp băng cổ tồn tại ở các hố va chạm, chìm trong bóng tối gần hai cực của Mặt Trăng.
Các lớp băng này được cho là lưu giữ vật chất từ các tiểu hành tinh và sao chổi từng va chạm với Mặt Trăng cách đây hàng tỷ năm. Xen lẫn trong đó có thể tồn tại những phân tử hữu cơ tiền sinh học (prebiotic organic molecules) - hợp chất hóa học được xem là tiền thân của sự sống trên Trái Đất.
Nhiều giả thuyết cho rằng chính những phân tử này, được mang đến từ các tiểu hành tinh và sao chổi, đã góp phần khởi nguồn cho sự sống trên hành tinh Xanh.
Đồng thời, nghiên cứu các phân tử còn được bảo tồn trong băng Mặt Trăng có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về quá trình hình thành sự sống.
Trong khi đó, trên Trái Đất, gần như toàn bộ dấu vết hóa học từ giai đoạn sơ khai đã bị xóa nhòa sau hàng tỷ năm biến đổi địa chất.
Ngược lại, Mặt Trăng hầu như không trải qua những biến động lớn, khiến các lớp băng tại đây trở thành "kho lưu trữ" hiếm hoi về những phân tử tồn tại trước khi sự sống xuất hiện.
"Chúng ta biết trong Hệ Mặt Trời tồn tại nhiều phân tử hữu cơ, chẳng hạn trên các tiểu hành tinh. Tuy nhiên, quá trình chúng biến đổi để đảm nhận những chức năng sinh học vẫn là khoảng trống lớn mà khoa học cần giải đáp", ông Sinibaldi cho biết.
Hệ sinh thái băng tại các vùng cực Mặt Trăng vốn rất mong manh. Trong điều kiện bóng tối vĩnh cửu, các lớp băng này gần như được bảo tồn nguyên vẹn qua hàng tỷ năm.
Việc các sứ mệnh Artemis của NASA dự kiến đưa tàu đổ bộ có người lái xuống khu vực cực Nam Mặt Trăng có thể làm thay đổi trạng thái nguyên sơ này.
Mô phỏng cho thấy methane lan khắp Mặt Trăng
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học mô phỏng quá trình methane - thành phần hữu cơ chính trong khí thải của các tàu đổ bộ Mặt Trăng phát tán sau khi tàu hạ cánh xuống cực Nam.
Mô hình tính đến tác động của gió Mặt Trời và bức xạ không gian. Tuy nhiên, do Mặt Trăng gần như không có khí quyển, methane lan truyền rất nhanh trên bề mặt và chỉ mất chưa đầy 2 ngày Mặt Trăng để tới cực Bắc.
Sau khoảng một tuần Mặt Trăng (tương đương gần 7 tháng trên Trái Đất), hơn một nửa lượng methane đã bị giữ lại tại các vùng cực lạnh. Trong đó, khoảng 42% tích tụ ở cực Nam và 12% ở cực Bắc.
Lượng methane này có thể lắng đọng ngay tại các hố lạnh, nơi băng và những phân tử cổ đại đã được bảo tồn suốt hàng tỷ năm, làm ô nhiễm nguồn tư liệu khoa học vốn rất hữu hạn.
Theo bà Francisca Paiva, nhà vật lý tại Instituto Superior Tecnico (Bồ Đào Nha): "Quỹ đạo di chuyển của các phân tử gần như mang tính đạn đạo. Chúng liên tục nhảy từ vị trí này sang vị trí khác".
Dù vậy, nhóm nghiên cứu cũng cho rằng vẫn có những giải pháp nhằm hạn chế tác động này.
Chẳng hạn, việc lựa chọn các vị trí hạ cánh lạnh hơn có thể làm chậm quá trình khuếch tán của methane, giúp khí thải lan truyền với phạm vi hẹp hơn.
Tuy nhiên, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng vẫn cần thêm nhiều mô phỏng để đánh giá đầy đủ cách các hợp chất trong khí thải di chuyển trên Mặt Trăng, cũng như xác định liệu còn những chất khác từ các sứ mệnh thám hiểm có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường hay không.
Theo nhóm nghiên cứu, khi nhân loại tiến gần hơn tới mục tiêu xây dựng sự hiện diện lâu dài trên Mặt Trăng, việc cân bằng giữa hoạt động khám phá và bảo tồn những dấu tích khoa học vô giá của thiên thể này sẽ trở thành yêu cầu đặc biệt quan trọng.
Kim cương từ lâu được xem là một trong những loại đá quý có giá trị cao. Tuy nhiên, không phải người tiêu dùng nào cũng hiểu rõ các yếu tố quyết định chất lượng và giá trị của một viên kim cương.
Theo PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng, Phó chủ tịch Hội Đá quý Việt Nam, thông qua góc nhìn ngọc học, kim cương quý nhưng không hề hiếm.
Những hiểu lầm phổ biến về kim cương
"Mỗi năm, trên thế giới (chủ yếu từ châu Phi, Nga và Canada) khai thác hàng tỷ carat kim cương thô (1 carat tương đương 0.2 gram), trong đó khoảng 10% sản lượng khai thác đạt chất lượng đủ để sử dụng trong chế tác trang sức", PGS Giảng chia sẻ.
Điều này đồng nghĩa có hàng trăm triệu carat kim cương/năm được đưa vào ngành trang sức.
Thực tế thị trường trong vài năm trở lại đây cho thấy, trong khi giá trị của một số loại đá quý như ruby, sapphire hay spinel có xu hướng gia tăng, giá kim cương trên thị trường quốc tế lại liên tục điều chỉnh giảm, với mức giảm lên tới hàng chục phần trăm ở một số phân khúc.
Theo PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng, một quan niệm khá phổ biến hiện nay là kim cương tự nhiên luôn vượt trội hoàn toàn so với kim cương nhân tạo, thậm chí một số người còn cho rằng kim cương nhân tạo chỉ là "đá giả" và không có giá trị tương xứng với số tiền bỏ ra.
Tuy nhiên, kim cương nhân tạo có thành phần hóa học tương tự kim cương tự nhiên, đều được cấu tạo từ carbon kết tinh. Loại vật liệu này cũng sở hữu nhiều đặc tính vật lý tương đồng như độ cứng, tỷ trọng, chiết suất và khả năng tán sắc ánh sáng - yếu tố tạo nên độ lấp lánh của viên đá.
Sự khác biệt chủ yếu nằm ở nguồn gốc hình thành: kim cương tự nhiên được tạo thành trong lòng đất qua các quá trình địa chất kéo dài hàng triệu năm, trong khi kim cương nhân tạo được sản xuất chỉ trong một thời gian ngắn (vài tuần đến vài tháng, tùy theo phương pháp) trong phòng thí nghiệm bằng các công nghệ mô phỏng điều kiện tự nhiên.
Một yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển của kim cương nhân tạo là giá thành.
PGS Giảng nhận định: "Hiện nay, ở nhiều phân khúc, kim cương nhân tạo có giá thấp hơn đáng kể so với kim cương tự nhiên có cùng các chỉ số chất lượng. Lợi thế về chi phí cùng những tiến bộ trong công nghệ sản xuất đang góp phần thúc đẩy xu hướng gia tăng sử dụng kim cương nhân tạo trong tương lai".
Đặc biệt, giá trị của viên kim cương dựa trên tiêu chuẩn 4Cs, gồm màu sắc (Color), độ tinh khiết (Clarity), trọng lượng carat và chất lượng cắt mài (Cut). Có một ngoại lệ là các dòng kim cương màu tự nhiên (Fancy Diamond), vốn được định giá theo những tiêu chí riêng.
Kim cương còn là tài sản tích trữ?
"Cách đây khoảng một thập kỷ, việc xem kim cương như một tài sản có khả năng lưu giữ giá trị là quan điểm tương đối phù hợp với bối cảnh thị trường khi đó. Tuy nhiên, những năm gần đây, thị trường kim cương đã có nhiều thay đổi đáng kể", PGS Giảng cho biết.
Sự phát triển nhanh của công nghệ sản xuất kim cương nhân tạo, cùng với sự xuất hiện của các vật liệu có đặc tính quang học tương đồng như moissanite, CZ (cubic zirconia), đã tạo thêm nhiều lựa chọn cho người tiêu dùng.
Bên cạnh đó, các yếu tố liên quan đến tính bền vững, trách nhiệm xã hội và nguồn gốc sản phẩm cũng ngày càng ảnh hưởng đến hành vi tiêu dùng tại nhiều thị trường lớn trên thế giới.
Dưới góc độ ngọc học, kim cương nhân tạo có thành phần hóa học và các đặc tính vật lý cơ bản tương đồng với kim cương tự nhiên, cho phép sử dụng hiệu quả trong các sản phẩm trang sức.
Mặc dù trữ lượng kim cương tự nhiên về lý thuyết là hữu hạn, sự gia tăng nhanh chóng về sản lượng và mức độ chấp nhận của thị trường đối với kim cương nhân tạo đang làm giảm đáng kể tác động của yếu tố khan hiếm đối với giá trị thương mại của kim cương tự nhiên.
Ngoài ra, trên thị trường tồn tại nhiều hệ thống kiểm định kim cương khác nhau. Trong đó, các chứng thư do những tổ chức kiểm định quốc tế uy tín như GIA hay IGI cấp thường được giới chuyên môn và thị trường sử dụng làm cơ sở tham chiếu khi đánh giá chất lượng và giá trị của sản phẩm.
Giá trị của một sản phẩm trang sức kim cương cũng không chỉ đến từ bản thân viên đá. Đối với các thương hiệu cao cấp, giá bán còn phản ánh nhiều yếu tố khác như thiết kế, tay nghề chế tác, dịch vụ đi kèm, lịch sử phát triển và giá trị thương hiệu.
Ngoài nhóm kim cương thương mại phục vụ phần lớn nhu cầu tiêu dùng, còn có các phân khúc cao cấp, xa xỉ hoặc sưu tầm dành cho những người có yêu cầu đặc biệt về độ hiếm, tính độc đáo và giá trị lịch sử của viên đá.
Mỗi phân khúc có những tiêu chí đánh giá và cách tiếp cận riêng, do đó không thể áp dụng cùng một thước đo giá trị cho tất cả các loại kim cương.
"Trước khi quyết định mua, người tiêu dùng nên trang bị những kiến thức cơ bản về hệ thống đánh giá 4C và ý nghĩa của chứng thư kiểm định nhằm lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng và khả năng tài chính", PGS Giảng kết luận.
