HỎI. Bằng cách nào đó, nếu con người đột nhiên biến mất khỏi bề mặt Trái đất thì bao lâu sau đó, ánh sáng nhân tạo cuối cùng sẽ tắt?
— AJ
ĐÁP. Sẽ có rất nhiều ứng viên cho tiêu chí “Ánh sáng cuối cùng.”
Cuốn sách rất hay xuất bản năm 2007 Thế giới không con người (The World Without Us) của Alan Weisman đã khảo sát một cách tỉ mỉ những gì sẽ xảy ra với nhà cửa, đường sá, cao ốc, nông trại và động vật trên Trái đất nếu con người đột nhiên biến mất. Chương trình truyền hình nhiều tập Cuộc sống sau khi loài người biến mất (Life After People) cũng nghiên cứu vấn đề ấy. Tuy nhiên, không ai trả lời câu hỏi cụ thể này.
Chúng ta sẽ bắt đầu với một sự thật hiển nhiên: phần lớn các loại ánh sáng sẽ không thể kéo dài lâu, bởi vì các lưới điện chính sẽ bị sập nhanh chóng. Các nhà máy điện dùng nhiên liệu hóa thạch cung cấp phần lớn điện cho thế giới cần nguồn nhiên liệu ổn định, và chuỗi cung ứng của chúng phụ thuộc vào những quyết định của con người.
Không có con người, sẽ có ít nhu cầu về năng lượng hơn, nhưng máy điều hòa của chúng ta vẫn chạy. Các nhà máy điện than và dầu mỏ dừng hoạt động sau vài giờ đầu, những nhà máy điện khác sẽ phải trám chỗ. Tình huống này cũng khó xử lý ngay cả khi có con người vận hành. Kết quả là một chuỗi mất điện liên hoàn xảy ra nhanh chóng, làm sập tất cả các lưới điện chính.
Tuy nhiên, điện còn đến từ nhiều nguồn không kết nối với các lưới điện chính. Hãy xem qua một số nguồn như vậy, và xem khi nào thì chúng có thể tắt.
Nhiều cộng đồng ở vùng sâu vùng xa, như trên những hòn đảo hẻo lánh chẳng hạn, lấy điện từ những máy phát diesel. Hầu hết những máy phát này có thể tiếp tục hoạt động cho tới khi hết nhiên liệu trong vòng vài ngày tới vài tháng.
Các nhà máy điện địa nhiệt
Những trạm phát không cần tới nhiên liệu do con người cung cấp có thể là giải pháp tốt hơn. Các nhà máy điện địa nhiệt được cung cấp năng lượng từ nhiệt trong lòng Trái đất, có thể chạy trong một khoảng thời gian nào đó mà không cần sự can thiệp từ con người.
Theo tài liệu hướng dẫn bảo trì cho nhà máy điện địa nhiệt ở đảo Svartsengi, Iceland, cứ sáu tháng một lần các nhân viên vận hành sẽ phải thay dầu hộp số và tra lại dầu mỡ cho toàn bộ các động cơ điện và các khớp nối. Không có người thực hiện những công việc bảo dưỡng kiểu này, vài nhà máy này có thể chạy được một vài năm nhưng rồi tất cả chúng cũng sẽ phải ngừng hoạt động trước sự mài mòn.
Các tuabin gió
Những người phụ thuộc vào năng lượng gió sẽ sống tốt hơn cả. Các tuabin được thiết kế sao cho chúng không cần bảo dưỡng định kỳ, lý do đơn giản là vì chúng quá nhiều và trèo lên thì mệt chết đi được.
Một vài nhà máy điện gió có thể chạy trong một thời gian dài mà không cần sự can thiệp của con người. Chiếc tuabin gió Gedser ở Đan Mạch được lắp đặt vào cuối thập kỷ 1950, phát điện trong 11 năm mà không cần bảo dưỡng. Các tuabin hiện đại ngày nay có thể chạy trong 30.000 giờ (3 năm) mà không cần bảo trì, và hẳn nhiên sẽ có vài cái chạy được hàng chục năm. Hẳn nhiên một trong số chúng có ít nhất một đèn LED trạng thái lắp đâu đó.
Cuối cùng, hầu hết các tuabin gió sẽ ngừng hoạt động bởi cùng một nguyên nhân sẽ phá hủy các nhà máy địa nhiệt: hộp số của chúng sẽ bị mòn do ma sát.
Các đập thủy điện
Các máy phát chuyển đổi động năng của dòng nước đổ xuống thành điện năng sẽ vẫn hoạt động trong một khoảng thời gian nào đó. Chương trình Cuộc sống sau khi loài người biến mất trên History Channel có nói chuyện với một nhân viên vận hành tại đập Hoover, và người đó nói rằng nếu tất cả mọi nhân viên đều ra ngoài, con đập sẽ hoạt động ở chế độ tự động trong khoảng vài năm. Đập nước có thể sẽ bị tắc đường nước vào hoặc bị hỏng hóc về mặt cơ học giống như các tuabin gió hay các nhà máy địa nhiệt.
Ắc quy
Những bóng đèn dùng ắc quy sẽ bị tắt hết trong một hay hai thập kỷ. Thậm chí khi không có bất kỳ thiết bị tiêu thụ nào, các ắc quy sẽ tự xả điện dần dần. Một vài loại có thể sống lâu hơn các loại khác, nhưng thậm chí những loại ắc quy được quảng cáo là rất thọ cũng chỉ có thể giữ điện của chúng trong một đến hai thập kỷ.
Có một vài trường hợp ngoại lệ. Trong khu nhà thí nghiệm Clarendon tại trường Đại học Oxford có một gắn cái chuông chạy bằng pin đã hoạt động từ năm 1840. Cái chuông phát ra những tiếng “reng” nhỏ đến nỗi gần như không nghe được, nó chỉ sử dụng một phần năng lượng rất nhỏ cho mỗi chuyển động của đầu gõ. Không ai biết chính xác loại pin nó sử dụng bởi vì không ai muốn tháo nó ra để tìm hiểu.
Đáng buồn là không có bóng đèn nào nối với nó.
Các lò phản ứng hạt nhân
Các lò phản ứng hạt nhân khá rắc rối. Nếu ở chế độ công suất thấp, chúng sẽ hoạt động gần như vĩnh cửu vì mật độ năng lượng của nhiên liệu hạt nhân vô cùng cao. Như một trang web vẽ truyện nào đó vẽ:
Không may là mặc dù đủ nhiên liệu, các lò phản ứng sẽ không thể duy trì hoạt động được lâu. Ngay khi có bất kỳ sự cố gì xảy ra, tâm của lò phản ứng sẽ tự động ngừng hoạt động. Việc này sẽ xảy ra rất nhanh, có nhiều nguyên nhân kích hoạt nó, nhưng rất có thể thủ phạm chính là việc mất điện bên ngoài.
Dường như khá kỳ lạ khi nhà máy điện lại cần điện từ bên ngoài để duy trì hoạt động, nhưng tất cả các bộ phận của hệ thống điều khiển lò phản ứng được thiết kế sao cho bất kỳ trục trặc nào xảy ra đều khiến nó nhanh chóng ngừng hoạt động hay “SCRAM” (dừng lò khẩn cấp)[1]. Khi nguồn điện ngoài bị mất do các nhà máy điện bên ngoài ngừng hoạt động hay các máy phát dự phòng hết nhiên liệu, lò phản ứng hạt nhân sẽ SCRAM.
Các thiết bị thăm dò không gian
Trong số các thiết bị nhân tạo, những con tàu vũ trụ của chúng ta có thể tồn tại lâu nhất. Một số có thể ở trên quỹ đạo hàng triệu năm, dù nguồn điện của chúng thì không thể.
Trong vòng vài thế kỷ, các robot thám hiểm tự hành Sao Hỏa sẽ bị vùi trong bụi. Tới lúc đó, phần lớn vệ tinh của chúng ta sẽ rơi trở lại Trái đất do bị giảm quỹ đạo. Vệ tinh GPS nằm trên các quỹ đạo xa sẽ tồn tại lâu hơn, nhưng theo thời gian, ngay cả những quỹ đạo ổn định nhất cũng sẽ bị phá vỡ do ảnh hưởng của Mặt trăng và Mặt trời.
Nhiều thiết bị nghiên cứu vũ trụ được cấp năng lượng từ pin mặt trời, số khác thì dùng nguồn phân rã phóng xạ. Ví dụ như robot thám hiểm tự hành Sao Hỏa Curiosity hoạt động nhờ nhiệt tỏa ra từ một thanh plutoni được đặt trong thùng ở phía sau đuôi.
Curiosity có thể tiếp tục nhận điện từ RTG (máy phát nhiệt điện từ đồng vị phóng xạ) trong hơn một thế kỷ cho tới khi điện thế giảm xuống thấp đến mức không thể duy trì hoạt động thăm dò. Những phần khác có thể đã ngừng hoạt động trước thời điểm đó.
Do đó Curiosity có vẻ khả quan. Nhưng có một vấn đề là: nó không có đèn.
Thực ra thì Curiosity cũng có đèn; nó sử dụng chúng để chiếu sáng các mẫu vật và đo phổ. Tuy nhiên, các bóng đèn này chỉ bật mỗi khi nó thực hiện các phép đo đạc. Khi không có lệnh từ con người, nó không có lý do gì để bật các bóng đèn lên.
Trừ khi có người trên tàu, các con tàu vũ trụ không cần nhiều ánh sáng. Galileo, tàu thăm dò Sao Mộc trong những năm 1990, có vài đèn LED trong bộ lưu dữ liệu chuyến bay của nó. Nhưng chúng phát tia hồng ngoại chứ không phải ánh sáng khả kiến nên gọi chúng là “đèn” xem ra khá khiên cưỡng. Và dù sao đi nữa, Galileo đã lao vào Sao Mộc một cách có chủ đích năm 2003 rồi.[2]
Nhiều vệ tinh khác cũng có các đèn LED. Chẳng hạn, vài vệ tinh GPS sử dụng các LED tử ngoại để kiểm soát sự tích điện trong một số thiết bị, chúng được cấp nguồn từ các tấm pin mặt trời. Về lý thuyết, chúng vẫn sẽ chạy miễn là Mặt trời còn chiếu sáng. Thật không may là hầu hết chúng thậm chí không thể “thọ” lâu hơn Curiosity bởi rốt cuộc chúng cũng sẽ bị phá hủy bởi rác vũ trụ.
Nhưng những tấm pin mặt trời không chỉ được sử dụng ngoài không gian.
Năng lượng mặt trời
Các hộp liên lạc khẩn cấp thường thấy dọc bên đường ở những vùng xa xôi hẻo lánh thường chạy bằng năng lượng mặt trời. Chúng thường có đèn, cung cấp ánh sáng hằng đêm.
Giống như các tuabin gió, rất khó và tốn công để bảo dưỡng chúng, nên tấm pin mặt trời được thiết kế để tự duy trì hoạt động trong một thời gian dài. Miễn là chúng không bị phủ bụi và chất bẩn, các tấm pin mặt trời sẽ còn duy trì hoạt động của những thiết bị điện miễn là chúng còn được nối với nhau.
Mạch và dây điện của một tấm pin mặt trời sẽ bị ăn mòn theo thời gian, nhưng những tấm pin mặt trời được đặt ở những nơi khô ráo, với các linh kiện điện tử tốt có thể dễ dàng duy trì hoạt động hàng thế kỷ nếu chúng thường xuyên được mưa gió rửa sạch bụi bặm.
Nếu chiếu theo nghĩa hẹp của ánh sáng, những đèn sử dụng năng lượng mặt trời ở những nơi hẻo lánh có nhiều khả năng nhất trở thành nguồn sáng nhân tạo cuối cùng còn tồn tại.[3]
Nhưng còn một ứng viên khác, và là một ứng viên lạ lùng.
Bức xạ Cherenkov
Phóng xạ thường không nhìn thấy được.
Trước đây, những chiếc kim đồng hồ thường được bọc radi để làm chúng phát sáng. Nhưng ánh sáng đó không đến từ bản thân hiện tượng phóng xạ. Nó đến từ lớp sơn dạ quang bên trên radi, lớp sơn này sẽ sáng lên khi được chiếu xạ. Sau vài năm, lớp sơn sẽ bị phá hủy. Mặc dù những chiếc kim đồng hồ vẫn phát xạ nhưng chúng không còn phát sáng nữa.
Tuy nhiên, đồng hồ kim không phải là nguồn sáng phóng xạ duy nhất của chúng ta.
Khi các hạt phóng xạ đi qua các môi trường như nước hoặc thủy tinh, nó có thể phát ra ánh sáng qua một kiểu vụ nổ quang âm (optical sonic boom). Ánh sáng đó được gọi là bức xạ Cherenkov, nó xuất hiện dưới dạng ánh sáng màu xanh đặc trưng ở tâm lò phản ứng hạt nhân.
Một vài chất thải phóng xạ của chúng ta, như cesi-137, được nấu chảy và trộn với thủy tinh, sau đó chúng được làm nguội thành những khối rắn, rồi được bọc trong nhiều lớp bảo vệ để chúng đủ an toàn đế vận chuyển và lưu giữ.
Trong bóng tối, những khối thủy tinh này phát ánh sáng xanh.
Cesi-137 có chu kỳ bán rã là 30 năm, có nghĩa là sau hai thế kỷ, chúng sẽ phát sáng bằng khoảng 1% mức phóng xạ ban đầu. Do màu sắc của ánh sáng phát ra chỉ phụ thuộc vào năng lượng phóng xạ, không phụ thuộc vào lượng phóng xạ, nên nó sẽ mất độ sáng theo thời gian nhưng vẫn có màu xanh cũ.
Và do đó, chúng ta đi tới câu trả lời cuối cùng: hàng thế kỷ sau, sâu trong những hầm bê tông, ánh sáng từ những chất thải độc hại nhất của chúng ta vẫn sẽ còn tỏa ra.
❀ ❀ ❀
[1] Tương tự, thang đo cường độ gió F (Fujita) đã được thay thế bằng thang EF (Fujita mở rộng). Đôi khi, một đơn vị đo trở nên lỗi thời bởi vì xài nó rất kinh khủng – chẳng hạn, “kip” (1.000 pound lực), “kcfs” (hàng nghìn foot khối mỗi giây), và “độ Rankine” (độ F trên độ không tuyệt đối). (Tôi đã phải đọc các bài báo kỹ thuật sử dụng các đơn vị này.) Những khi khác, bạn có thể nhận thấy rằng các nhà khoa học chỉ muốn có thứ gì đó để “chỉnh” mọi người.
[2] Trong phim Star Wars, con tàu Death Star bắn một chùm tia phá hủy toàn bộ Alderaan chỉ trong một phần tí teo của giây. (ND)
[3] Một khẩu súng vạn năng, không thể bị phá hủy nhưng ta có thể nắm giữ mà không lo cánh tay bị xé nát. Đừng lo lắng, chuyện đó sau này sẽ xảy ra ngay!
