Nuo tada, kai pradėjome siųsti įgulos narių misijas į Mėnulį, žmonės svajojo apie dieną, kai vieną dieną galbūt ją kolonizuosime. Tik įsivaizduokite, gyvenvietė Mėnulio paviršiuje, kur visi nuolat jaučiasi tik apie 15 proc. Sunkūs kaip jie čia, Žemėje. Ir laisvalaikiu kolonistams tenka atlikti įvairius šaunius tyrinėjimo darbus, vykstančius per paviršių, Mėnulio roveriais. Turiu pripažinti, kad tai skamba linksmai!
Visai neseniai buvo pasiūlyta žvalgymo ir kasybos Mėnulyje idėja. Iš dalies tai lemia atnaujinti kosmoso tyrinėjimai, tačiau taip pat išaugo privačios aviacijos ir kosmoso kompanijos ir „NewSpace“ pramonė. Turint misijas į Mėnulio tvarkaraštį ateinantiems metams ir dešimtmečiams, atrodo logiška galvoti apie tai, kaip čia taip pat galėtume įkurti kasybos ir kitas pramonės šakas?
Siūlomi metodai:
Buvo pateikti keli pasiūlymai kasybos operacijas vykdyti Mėnulyje; iš pradžių tokių kosminių agentūrų kaip NASA, bet vėliau - privačių interesų. Daugelis ankstyviausių pasiūlymų buvo pateikti praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje, reaguojant į kosmoso lenktynes, kuriose mėnulio kolonija buvo logiška mėnulio tyrinėjimo baigtis.
Pavyzdžiui, 1954 m. Arthur C. Clarke pasiūlė mėnulio pagrindą, kuriame pripučiami moduliai buvo padengti mėnulio dulkėmis izoliacijai, o ryšiai buvo aprūpinti pripučiamu radijo stiebu. O 1959 m. Kolorado Kalnakasybos mokyklos Kalnakasybos tyrimų laboratorijos direktorius Johnas S. Rinehartas pasiūlė vamzdinę bazę, kuri „plūduriuotų“ visame paviršiuje.
Nuo to laiko NASA, JAV armija ir oro pajėgos bei kitos kosmoso agentūros paskelbė pasiūlymus sukurti mėnulio gyvenvietę. Visais atvejais šiuose planuose buvo numatytos išteklių naudojimo normos, kad bazė būtų kuo savarankiškesnė. Tačiau šie planai buvo ankstesni nei „Apollo“ programa, o po jų sudarymo didžiąja dalimi buvo atsisakyta. Tik per pastaruosius kelis dešimtmečius vėl buvo pateikti išsamūs pasiūlymai.
Pavyzdžiui, per Busho administraciją (2001–2009 m.) NASA pasinaudojo galimybe sukurti „mėnulio avangardą“. Remiantis jų vizija apie kosmoso tyrinėjimą (2004), plane buvo raginama pastatyti bazę Mėnulyje nuo 2019 iki 2024 metų. Vienas pagrindinių šio plano aspektų buvo ISRU metodų panaudojimas deguoniui gaminti iš aplinkinio regolito.
Šiuos planus atšaukė Obamos administracija ir pakeitė „Mars Direct“ misijos planu (žinomu kaip NASA „Kelionė į Marsą“). Tačiau 2014 m. Vykusio seminaro metu NASA atstovai susitiko su Harvardo genetiku George'o bažnyčia, Peteriu Diamandis iš X premijos fondo ir kitais ekspertais, kad aptartų pigių grįžimo į Mėnulį variantus.
Seminaro dokumentai, kurie buvo išleisti specialiame numeryje Nauja erdvė, aprašykite, kaip iki 2022 m. Mėnulyje būtų galima sukurti gyvenvietę už vos 10 milijardų USD. Remiantis jų dokumentais, nebrangi bazė būtų įmanoma plėtojant kosmoso paleidimo verslą, atsiradus „NewSpace“ pramonei, 3D spausdinimui, autonominiams robotams ir kitoms neseniai sukurtoms technologijoms.
2015 m. Gruodžio mėn. Europos kosmoso tyrimų ir technologijos centre įvyko tarptautinis simpoziumas „Mėnulis 2020–2030 - nauja koordinuotų žmogaus ir robotų tyrimų era“. Tuo metu naujasis EKA generalinis direktorius (Janas Woerneris) išreiškė agentūros norą sukurti tarptautinę mėnulio bazę, naudojant robotų darbuotojus, 3D spausdinimo metodus ir in situ išteklių panaudojimą.
2010 m. NASA įsteigė Robotų kasybos konkursą - kasmetinį paskatomis pagrįstą konkursą, kurio metu universiteto studentai kuria ir konstruoja robotus, kad galėtų naršyti imituotoje Marso aplinkoje. Vienas iš svarbiausių varžybų aspektų yra robotų, kurie gali pasikliauti ISRU paversti vietinius išteklius tinkamomis medžiagomis, kūrimas. Parengtos programos taip pat greičiausiai bus naudingos būsimose mėnulio misijose.
Ateinančiais dešimtmečiais kitos kosmoso agentūros taip pat planuoja mėnulio bazes. Rusijos kosmoso agentūra („Roscosmos“) paskelbė planus pastatyti mėnulio bazę iki 2020-ųjų, o Kinijos nacionalinė kosmoso agentūra (CNSA) pasiūlė tokią bazę pastatyti panašiu laikotarpiu, nes jos „Chang“ programa buvo sėkminga.
„NewSpace“ pramonė taip pat pateikė keletą įdomių pasiūlymų vėlai. 2010 m. Silicio slėnio verslininkų grupė susibūrė į „Moon Express“ - privačią įmonę, kuri planuoja siūlyti komercines mėnulio robotų gabenimo ir duomenų perdavimo paslaugas, taip pat ilgalaikį tikslą - iškasti Mėnulį. 2015 m. Gruodžio mėn. Jie tapo pirmąja įmone, konkuruojančia dėl „Lunar X“ prizo, kuri sukonstravo ir išbandė robotizuotą tūpiklį - MX-1.
2010 m. Buvo paleista „Arkyd Astronautics“ (2012 m. Pervadinta į „Planetary Resources“), siekiant plėtoti ir diegti asteroidų kasybos technologijas. 2013 m. Buvo sukurta „Deep Space Industries“ turint omenyje tą patį tikslą. Nors šios įmonės daugiausia dėmesio skiria asteroidams, patrauklumas beveik nesiskiria nuo mėnulio kasybos - tai žmonijos išteklių bazė plečiasi už Žemės ribų.
Šaltiniai:
Remdamiesi mėnulio uolienų, kurias sugrąžino „Apollo“ misijos, tyrimais, mokslininkai sužinojo, kad mėnulio paviršiuje gausu mineralų. Bendra jų sudėtis priklauso nuo to, ar akmenys kilo iš mėnulio marijos (didelės, tamsios bazaltinės lygumos, susidariusios iš mėnulio išsiveržimų), ar iš mėnulio aukštumų.
Iš mėnulio marijos gautose uolienose buvo daug metalų pėdsakų: 14,9% aliuminio oksido (Al²O³), 11,8% kalcio oksido (kalkių), 14,1% geležies oksido, 9,2% magnio (MgO), 3,9% titano dioksido (TiO²) ir 0,6% natrio. oksidas (Na²O). Gauti iš Mėnulio aukštumų yra panašios sudėties: 24,0% aliuminio oksido, 15,9% kalkių, 5,9% geležies oksido, 7,5% magnezijos ir 0,6% titano dioksido ir natrio oksido.
Tie patys tyrimai parodė, kad mėnulio uolienose yra didelis kiekis deguonies, daugiausia oksiduotų mineralų pavidalu. Buvo atlikti eksperimentai, kurie parodė, kaip šis deguonis gali būti išgaunamas, kad aprūpintų astronautus kvėpuojančiu oru, ir kurie galėtų būti naudojami vandeniui ar net raketų kurui gaminti.
Mėnulyje taip pat yra reto žemės metalų (REM) koncentracijos, kurios yra patrauklios dėl dviejų priežasčių. Viena vertus, REM tampa vis svarbesne pasaulio ekonomika, nes jie plačiai naudojami elektroniniuose prietaisuose. Kita vertus, 90% dabartinių REM atsargų kontroliuoja Kinija; taigi kai kurie asmenys, turintys nuolatinę prieigą prie išorinio šaltinio, vertina kaip nacionalinio saugumo reikalą.
Taip pat Mėnulis savo mėnulio regolite ir nuolat šešėlinėse zonose, esančiose šiauriniame ir pietiniame poliariniuose regionuose, turi nemažą kiekį vandens. Šis vanduo taip pat būtų vertingas kaip raketų kuro šaltinis, jau nekalbant apie geriamąjį vandenį astronautams.
Be to, mėnulio uolienos atskleidė, kad Mėnulio interjere taip pat gali būti reikšmingų vandens šaltinių. Iš mėnulio dirvožemio mėginių apskaičiuota, kad adsorbuoto vandens koncentracija galėtų būti nuo 10 iki 1000 milijonų dalių. Iš pradžių vis dėlto vandens koncentracija Mėnulio uolienose buvo užteršimo rezultatas.
Tačiau nuo to laiko kelios misijos ne tik rado vandens mėginius ant mėnulio paviršiaus, bet ir atskleidė, iš kur jis atsirado. Pirmasis buvo Indijos „Chandrayaan-1“ misijos metu buvo nusiųstas smogtuvas į mėnulio paviršių 2008 m. lapkričio 18 d. Per 25 minučių nusileidimą smūgio zondo „Chandra“ aukščio kompozicijos tyrinėtojas (CHACE) rado vandens Mėnulio atmosferoje įrodymų.
2010 m. Kovo mėn. „Mini-RF“ prietaisas „Chandrayaan-1“ netoli Mėnulio šiaurinio poliaus atrado daugiau nei 40 visam laikui užtamsėjusių kraterių, kurie, kaip manoma, turi 600 milijonų metrinių tonų (661,387 milijonų JAV tonų) vandens ledo.
2009 m. Lapkričio mėn. NASA LCROSS kosminis zondas padarė panašius radinius aplink pietinį poliarinį regioną, nes kaip smogtuvas, kurį jis pasiuntė į paviršių, paėmė medžiagą, kurioje yra kristalinio vandens. 2012 m. „Lunar Reconnaissance Orbiter“ (LRO) atlikti tyrimai atskleidė, kad ledas sudaro iki 22% visos medžiagos, esančios Shakleton kraterio (esančio pietiniame poliariniame regione) grindyse.
Buvo teorija, kad visas šis vanduo buvo tiekiamas derinant mechanizmus. Vienam, reguliariai bombarduojant vandenyje esančias kometas, asteroidus ir meteoroidus per geologinius laikotarpius, galėjo būti kaupiama didelė jo dalis. Taip pat buvo teigiama, kad jis gaminamas vietoje saulės vėjo vandenilio jonų derinant juos su deguonies turinčiais mineralais.
Bet galbūt pati vertingiausia prekė Mėnulio paviršiuje gali būti helio-3. Helis-3 yra atomas, kurį Saulė skleidžia dideliais kiekiais, ir yra sintezės reakcijų, vykstančių viduje, šalutinis produktas. Nors helio-3 paklausa šiandien yra nedidelė, fizikai mano, kad jie tarnaus kaip idealus kuras sintezės reaktoriams.
Saulės vėjas nešioja helį-3 toliau nuo Saulės ir išeina į kosmosą - galiausiai visai iš Saulės sistemos. Bet helio-3 dalelės gali sudužti į objektus, kurie patenka į jų kelią, pavyzdžiui, Mėnulį. Mokslininkams nepavyko rasti helio-3 šaltinių čia, Žemėje, bet atrodo, kad jis Mėnulyje yra didžiulis.
Privalumai:
Komerciniu ir moksliniu požiūriu yra keletas priežasčių, kodėl Mėnulio gavyba būtų naudinga žmonijai. Pradedantiesiems absoliučiai būtina bet kokiems planams statyti gyvenvietę Mėnulyje, nes in situ išteklių panaudojimas (ISRU) būtų daug ekonomiškesnis nei medžiagų gabenimas iš Žemės.
Taip pat prognozuojama, kad siūlomoms kosmoso tyrinėjimo XXI a. Pastangoms reikės didelių medžiagų. Kas išgaunama Mėnulyje, ji bus paleista į kosmosą už dalį kainos, kas yra iškasama čia, Žemėje, dėl Mėnulio kur kas mažesnio gravitacijos ir pabėgimo greičio.
Be to, Mėnulis turi begalę žaliavų, kuriomis remiasi žmonija. Panašiai kaip Žemę, ją sudaro silikatinės uolienos ir metalai, kurie yra atskirti geochemiškai skirtingais sluoksniais. Jie susideda iš geležies turinčios vidinės šerdies ir geležies turinčios skystos išorinės šerdies, iš dalies išlydyto ribinio sluoksnio ir kietos mantijos ir plutos.
Be to, kurį laiką buvo pripažinta, kad Mėnulio bazė, apimanti operacijas su ištekliais, būtų naudinga misijoms į Saulės sistemą. Ateinančiais dešimtmečiais vykstančioms misijoms, vykstančioms į Marsą, išorinei Saulės sistemai ar net Venerai ir Merkurijui, galimybė būti atsarginiam iš mėnulio užkampio drastiškai sumažintų atskirų misijų išlaidas.
Iššūkiai:
Natūralu, kad galimybė nustatyti kasybos interesus Mėnulyje taip pat kelia rimtų iššūkių. Pavyzdžiui, bet kurią Mėnulio bazę reikėtų apsaugoti nuo paviršiaus temperatūros, kuri svyruoja nuo labai žemos iki aukštos - nuo 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) iki 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F). - ties pusiauju ir vidutiniškai 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) polinėse srityse.
Spinduliuotės poveikis taip pat yra problema. Dėl ypač plonos atmosferos ir magnetinio lauko trūkumo mėnulio paviršius patiria pusę tiek radiacijos, kiek tarpplanetinėje erdvėje esantis objektas. Tai reiškia, kad astronautams ir (arba) mėnulio darbuotojams gresia didelis kosminių spindulių, saulės vėjo protonų ir saulės spindulių sukeliamos radiacijos pavojus.
Tada yra Mėnulio dulkės, kurios yra ypač abrazyvi stiklinė medžiaga, susidariusi per milijardus metų mikrometeoritų paveiktą paviršių. Dėl to, kad nėra oro sąlygų ir nėra erozijos, Mėnulio dulkės yra nepadengtos žemės paviršiumi ir gali smarkiai pažeisti mašinas bei kelia pavojų sveikatai. Blogiausia, kad jis prilimpa prie visko, ko liečia, ir tai buvo pagrindinis „Apollo“ įgulų nepatogumas!
Ir nors žemesnis sunkumas yra patrauklus paleidimų atveju, neaišku, koks bus ilgalaikis jo poveikis žmonių sveikatai. Kaip parodė pakartotiniai tyrimai, viso mėnesio trukmės nulinis gravitacija sukelia raumenų degeneraciją ir kaulų tankio praradimą, taip pat pablogėjusią organų funkciją ir prislėgtą imuninę sistemą.
Be to, yra galimų teisinių kliūčių, kurias gali sukelti mėnulio kasyba. Taip yra dėl „Sutarties dėl principų, reglamentuojančių valstybių veiklą tyrinėjant ir naudojant kosminę erdvę, įskaitant Mėnulį ir kitus dangaus kūnus“, kitaip vadinamą „Kosminio kosmoso sutartimi“. Pagal šią sutartį, kurią prižiūri Jungtinių Tautų kosminės erdvės reikalų biuras, nė vienai tautai neleidžiama turėti žemės Mėnulyje.
Ir nors buvo daug spekuliacijų dėl „spragos“, kuri aiškiai nedraudžia privačios nuosavybės, teisinio sutarimo dėl to nėra. Kadangi mėnulio žvalgymas ir gavyba tampa vis labiau įmanoma, turės būti parengta teisinė sistema, užtikrinanti, kad viskas būtų toliau.
Nors tai gali būti dar toli, nėra neprotinga manyti, kad kada nors mes galime iškasti Mėnulį. Kadangi gausus metalų tiekimas (įskaitant REM) tampa mūsų ekonomikos dalimi, mes galime žvelgti į ateitį, kuriai būdingas trūkumas!
Čia „Space Magazine“ esame parašę daug straipsnių apie Mėnulio iškaseną ir kolonizaciją. Štai kas buvo pirmieji vyrai Mėnulyje ?, Kokie buvo pirmieji Mėnulio nusileidimai ?, Kiek žmonių vaikščiojo Mėnulyje? Ar galite nusipirkti žemės Mėnulyje? Ir kurdami kosminę bazę, 1 dalis: Kodėl mano minos Mėnulis ar asteroidas?
Norėdami gauti daugiau informacijos, būtinai apsilankykite šioje NASA reaktyvinio varymo laboratorijos „Moon Mining“ infografijoje.
Astronomijos aktoriai taip pat turi keletą įdomių epizodų šia tema. Klausykite čia - 17 epizodas: iš kur atsirado mėnulis? ir 113 epizodas: Mėnulis - I dalis.
Šaltiniai:
- NASA: Saulės sistemos tyrinėjimai - Žemės mėnulis
- NASA - Helio 3 gavybos iš mėnulio Ilmenito modeliavimas
- Vikipedija - Mėnulis
- Vikipedija - Mėnulio kolonizavimas
