الجميع يريد إنشاء قاعدة قمرية
— Actualités du 14 février 2019 — أخبار 14 فبراير 2019 –
تدرس إمكانات استعمار القمر يومًا بالتفصيل من قبل وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) و CNSA ، وكذلك Roscosmos. العديد من الشركات الخاصة لديها هذا الهدف أيضًا ، مثل Blue Origin و SpaceX و Moon Express والعديد من الشركات الأخرى. تعمل وكالات الفضاء والشركات الخاصة على جلب الرجال أو سفن الشحن إلى القمر في أسرع وقت ممكن.
ينبغي تخصيص عقد 2020 للاستكشاف الآلي. يمكن أن يبدأ استكشاف الإنسان في أواخر عام 2020 أو أوائل عام 2030. وقد أصبحت الآن أول مغامرة إنسانية على سطح القمر قبل نصف قرن. هذا أدى إلى إقامة قصيرة من بضعة أيام كحد أقصى. ولكن هذه المرة ، يبدو أن ناسا ووكالات الفضاء الأخرى ترغب في الذهاب إلى القمر للبقاء هناك.
بشكل ملموس ، يترجم هذا إلى إنشاء قاعدة دائمة أو شبه دائمة على القمر ، مثل محطة فضائية دولية ولكن على سطح القمر. هذا هو موقع أوروبا مع مشروع قرية القمر. لكن لبناء قاعدة قمرية ، سيواجه العديد من التحديات.
القمر لا يرحب بالإنسانية
القمر ليس المكان الأكثر ترحيبا في النظام الشمسي. ما زلنا بحاجة لإيجاد حل للتحديات العديدة: الإشعاع ، الغبار ، النيازك الدقيقة ، درجات الحرارة ، الطاقة ، الأكسجين ، الماء ، الطعام أو حتى العزلة.
تستعد محطة الفضاء الدولية لمعالجة بعض هذه التحديات. لكنها ستكون مختلفة تمامًا على القمر. بعد الأرض يجعل مهمات الإمداد أكثر تكلفة. من ناحية أخرى ، يمكن للمرء أن يجد على الفور العديد من الموارد التي يمكن استغلالها مباشرة من قبل سكان قاعدة القمر. وكالة الفضاء الأوروبية نشطة بشكل خاص في البحوث المتعلقة بهذه المشاكل.
في أفضل الأحوال ، سيتم إنشاء أول قاعدة قمرية في أوائل الثلاثينيات ، لكن هذا لا يعني أننا لا نستطيع بالفعل حل بعض التحديات التي تم تحديدها. على الأرض ، تقوم وكالة الفضاء الأوروبية حاليًا بإنشاء مركز محاكاة. وسوف يكون سطحها 1000 متر مربع ، مغطى بالكامل بمواد تقلد ريموث القمر وموطن يسمى فليكس هاب. الهدف هو أن تكون قادراً على اختبار التقنيات والعمليات التي يمكن أن يستخدمها المستكشفون البشريون على القمر.
أين لتثبيت قاعدة قمرية؟
ما يجب دراسته أولاً عند الحديث عن قاعدة قمرية هو مكان تثبيته. المنطقة الاستوائية هي أسهل الوصول والهبوط على سطح القمر والإقلاع. على الجانب المرئي من القمر ، ستسمح القاعدة القمرية بإجراء اتصالات دون انقطاع مع الأرض. لكن الليالي القمرية طويلة جداً ، 14 يوماً.
المناطق القطبية أكثر إثارة للاهتمام. يصعب الاستيلاء على قطب القمر ولكن هناك جليد الماء والنقوش التي تظل مضاءة بنسبة 80٪ أو 90٪ من الوقت ، وهو مثالي للألواح الشمسية. منطقة القطب الجنوبي حاليا هي المنطقة الأكثر إثارة للاهتمام. يمكن للمرء أن يتصور أن تثبيت قاعدة قمرية في القطب الجنوبي سيكون فكرة جيدة.
ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير من القرارات التي ينبغي اتخاذها: هل ينبغي لنا تثبيت قاعدة القمر على السطح أو حفر عميقًا؟ نحن نعلم أن القمر لديه العديد من أنابيب الحمم. هذه هي الأنفاق الطبيعية التي توفر حماية فعالة ضد الإشعاع والنيازك ودرجات الحرارة القصوى. ولكن عليك العثور على أنبوب من الحمم بالقرب من الموارد المثيرة للاهتمام.
ربما يكون أبسط شيء هو بناء القاعدة القمرية في فوهة البركان ثم تغطيتها بالـ Regolith. هذا الحل سيجلب الكثير من الفوائد. وستكون المستويات المنخفضة من مثل هذه القاعدة القمرية تحت عدة عشرات من الأمتار من المواد ، آمنة من أي تهديد. الفوهات القمرية عديدة بحيث يمكن العثور عليها في نفس الوقت بالقرب من مستودع ثلج الماء وذروة الضوء الأبدي. إن استخدام الريفول القمرى للقيام بالدرع الإشعاعي هو مثال بسيط للغاية على استخدام الموارد المحلية.
وبفضل هذا ، ليس من الضروري طباعة الهياكل ثلاثية الأبعاد أو استخدام عملية معقدة. حفار بسيط يمكن القيام بهذا العمل. ومن الممكن بالتالي استخدام وحدات نفخ خفيفة لبناء قاعدة القمر وبالتالي تقليل البصمة اللوجيستية لقاعدة القمر. هذا الحل يحل مشكلة الإشعاع والنيازك ويوفر العزل الحراري. من خلال الاستعمار بهذه الطريقة العديد من الحفر المجاورة ، يمكن للمرء أن تلد قرية حقيقية.
سوف يحدد الجليد المائي والتعرض للشمس موقع قاعدة القمر
من المحتمل أن يكون الاختيار النهائي لموقع قاعدة القمر مشروطًا باكتشاف وديعة كبيرة من مياه الجليد. بالنسبة لقاعدة قمرية ، سيكون الماء أهم مورد محلي لأنه ضروري للشرب ولكن أيضا لأن المرء يستطيع استخلاص وقود الدفع بالصواريخ عن طريق التحليل الكهربائي. التحليل الكهربائي هو عملية تفصل الماء إلى ديوكسجين وهيدروجين. وبفضل تيار كهربائي ، يمكن لهذه العملية أيضًا أن تكون وسيلة لتخزين الطاقة أثناء الليالي القمرية الطويلة. يمكن بالفعل استخدام الهيدروجين والأكسجين في خلية الوقود. تصبح المياه وسيلة لترطيب وتطاير الصواريخ والحفاظ على الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية.
المشكلة هي أن الجليد المائي يقع في قاع الحفر الذي لا يصل إليه ضوء النهار أبدًا. يمكن أن يكون استخراج الماء المثلج معقدًا جدًا. قد يكون أسهل طريقة للقيام بذلك هي إعادة توجيه ضوء الشمس إلى قاع هذه الفوهات باستخدام المرايا. ثم يتم نقل بخار الماء المنتج إلى خلايا التحليل الكهربائي. على أية حال ، فإن استخراج جليد الماء سيكون أحد أهم التحديات في قاعدة القمر. لن يكون من السهل الحصول على الآلات الصناعية أسفل المنحدرات الشديدة في الظلام الدامس.
باستخدام خلايا الوقود ، يمكن استخدام الطاقة الشمسية بطريقتين. ومن شأن الألواح الكهروضوئية المعرضة لزيادات الضوء الأبدي أن تزود القاعدة القمرية بالكهرباء وتوفر الطاقة اللازمة لتحريك عملية التحليل الكهربائي. يمكن أيضًا استخدام حرارة الشمس للعديد من التطبيقات الأخرى. ويمكن استخدامه لاستخراج الماء المثلج وطهي Regolith القمر في الأفران الشمسية.
استغلال regolith ضروري للقاعدة القمرية
هناك الكثير من الأكسجين في regolith ، في شكل أكسيد معدني. من 900 درجة سيلسيوس ، يمكن للمرء أن يكسر الروابط الكيميائية التي توحد هذه الجزيئات لالتقاط الأكسجين الإضافي والحديد والألمنيوم أو المغنيسيوم. هذه موارد مفيدة لقاعدة قمرية ، على الرغم من أن هذه العملية أكثر كثافة من الطاقة من ذوبان جليد الماء.
من 1100 درجة مئوية ، يصبح من الممكن ذوبان regolith القمر. يمكننا بعد ذلك إعطائها الشكل المطلوب لتصنيعها على سبيل المثال الطوب. تتمتع المادة التي تم الحصول عليها بمقاومة مماثلة للجبس وبالتالي يمكن استخدامها للبناء. بعض الأشكال المحددة مثل الأقواس والقباب ستكون مناسبة بشكل خاص لهذا النوع من المواد.
وبفضل هذه التقنيات المختلفة ، يمكن أن تكون القاعدة القمرية مستقلة من حيث الطاقة والماء وإنتاج الدواسر والأكسجين. حتى أنه يمكنه بناء هياكل جديدة على القمر دون الحاجة إلى الكثير من الإمدادات من كوكب الأرض. إنه مستوى من الاستقلال يتفوق على مستوى محطة الفضاء الدولية.
كيف يتغذى سكان قاعدة القمر؟
يمكن للمرء أيضا أن يحاول أن ينمو على جزء القمر من الطعام الذي يستهلكه سكان قاعدة القمر. مع الماء والكهرباء ، هناك كل ما تحتاجه لزراعة النباتات والخضروات الصالحة للأكل. وقد اكتملت هذه التجربة بنجاح على متن محطة الفضاء الدولية. عدة أنواع من النباتات تبدو مثيرة للاهتمام بشكل خاص. فيتامين C1 ، وفيتامين K والبوتاسيوم ضروريان للجسم ولكن تتحلل بسرعة كبيرة. لامتصاص ما يكفي ، يجب عليك استهلاك المنتجات الطازجة. على القمر ، سيكون لدى رواد الفضاء فقط علب وأطباق مجففة.
يمكن لزراعة كالي أن تحل هذا النوع من المشاكل لأنها غنية جدًا بالفيتامينات وسهلة النمو في المساحات الصغيرة. تعد البطاطا عنصرًا آخر مثيرًا للاهتمام بفضل كمية السعرات الحرارية. وبالإضافة إلى ذلك ، فإن مثل هذه الكتلة النباتية ستعيد تدوير بعض ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تنفس سكان قاعدة القمر. كانت تجربة الكرة الحيوية التي أجرتها البعثة الصينية Chang’e 4 مثيرة للاهتمام لمراقبة زراعة النباتات. لكننا لا نعرف حتى الآن ما إذا كان من الممكن جعل التربة المناسبة بفضل regolith القمرية. ربما بعض العناصر الغذائية التي تحتاجها النباتات تأتي من الأرض.
استعمار القمر هو خطوة كبيرة للبشرية
هناك العديد من الطرق للالتفاف على صعوبات العيش على سطح القمر. وقد تم النظر في العشرات من مفاهيم الموائل القمرية. وقد وضعت وكالة ناسا تقديرات لأكثر من عشرين طريقة مختلفة لاستخراج الأكسجين من regolith القمرية. إنشاء قاعدة دائمة مأهولة على القمر هو في متناول الإنسانية إذا كان يعطي نفسه الوسائل. من الناحية العلمية ، لا شك أن القمر يستحق بعض الحملات.
يمكن للمرء أن يتخيل القواعد القمرية التي تشبه قواعد أنتاركتيكا التي ترحب بالخبراء المختارين بعناية لفترات أطول أو أقصر. يتطلب التركيب الأكثر ضخامة وجود الشركات الخاصة على الفور وإنشاء اقتصاد حقيقي يركز على الموارد القمرية. إن العمل الاستطلاعي الذي تقوم به البعثات الصينية أو الهندية أو الأوروبية أو الروسية أو الأمريكية يمضي في هذا الاتجاه.
يمكن أن ترحب أنابيب الحمم القمرية بقاعدة قمرية
– أخبار 24 أكتوبر 2017 –
أطلق المسبار القمري استطلاع القمر المداري (LRO) ، الذي أطلقته وكالة ناسا في عام 2009 ، اكتشافا مثيرا للاهتمام: القمر لديه مئات من التجاويف الطبيعية التي شكلتها أنابيب الحمم البركانية. بعض هذه الفجوات يمكن أن يصل قطرها إلى 900 متر وطولها 50 كيلومترًا. يعتقد البعض أن هذه التجاويف يمكن أن ترحب بقاعدة على القمر. في الواقع ، ليست الظروف على سطح القمر مرحبًا بها: لا يوجد جو ، ولا مجال مغناطيسي ، ودرجات حرارة شديدة ، ونيازك دقيقة ، وإشعاع … في وقت برنامج أبولو ، لم يقضي أحد أكثر من ثلاثة أيام على القمر .
لذلك فإن أنابيب الحمم البركانية ، التي تم تأكيد وجودها للتو ، يمكن أن توفر حماية لوجود إنساني دائم على سطح القمر. تتشكل أنابيب الحمم البركانية عندما يخلق تدفق الحمم أنفاقا تتراكم جدرانها عند درجات حرارة عالية ، مما يخلق أنابيب مجوفة. هذه الظاهرة معروفة على الأرض ولكن أنابيب الحمم البركانية الموجودة على القمر تبدو أكبر بكثير من تلك الموجودة في كوكبنا. تحل أنابيب الحمم مشكلة الإشعاع والنيازك الدقيقة للمستكشفين. ستكون درجة الحرارة في أنابيب الحمم ثابتة ، من -30 درجة إلى -40 درجة ، بينما تتراوح درجات الحرارة على سطح القمر من -175 درجة إلى 125 درجة اعتمادًا على ما إذا كان النهار أو الليل.
وبالتالي سيكون من الممكن تركيب وحدات نفخ لإنشاء الملاجئ في أنابيب الحمم هذه ، وبالتالي توفير مساحات من عدة كيلومترات مربعة للترحيب بالإنسان. وستكون لهذه المساحات ميزة السماح لشاغلي القاعدة القمرية بالعيش في مكان غير اصطناعي. بالإضافة إلى ذلك ، ربما لا يكون القمر جافًا تمامًا: إذا كنا قادرين على العثور على مصادر مياه القمر أو استغلالها ، فسيكون من المفيد جدًا اعتبار استعمار القمر ، الذي قد يسبق استعمار المريخ أو الزهرة. في الواقع ، يقدم القمر منظورات صناعية حقيقية: فمن ناحية ، يمتلك القمر احتياطيات كبيرة من التيتانيوم والهيليوم 3 ، ومن ناحية أخرى ، فإن القمر قريب من الأرض. إذا كان المنصة المدارية القمرية تتحقق وكذلك طموحات القمر في الصين ، فمن المحتمل أن يحدث استكشاف بشري لأحد هذه الأنابيب الحمم ، وربما حتى تركيب قاعدة على القمر.
Image by ESA/Foster + Partners
مصادر
