Каждый хочет создать лунную базу
— Actualités du 14 février 2019 —
Возможность колонизации Луны в один прекрасный день детально изучена НАСА, ЕКА и CNSA, а также Роскосмосом. Многие частные компании также имеют эту цель, как Blue Origin, SpaceX, Moon Express и многие другие компании. Космические агентства и частные компании работают над тем, чтобы доставить на Луну людей или грузчиков как можно быстрее.
Десятилетие 2020 года должно быть посвящено робототехническим исследованиям. Исследование человека может начаться в конце 2020-х или начале 2030-х годов. Первому и последнему человеческому приключению на поверхности Луны сейчас уже полвека. Это привело к короткому пребыванию максимум на несколько дней. Но в этот раз НАСА и другие космические агентства, похоже, хотят отправиться на Луну, чтобы остаться там.
Конкретно, это приводит к созданию постоянной или полупостоянной базы на Луне, подобной международной космической станции, но на поверхности Луны. Это позиционирование Европы с проектом Moon Village. Но чтобы построить лунную базу, она столкнется со многими проблемами.
Луна не приветствует человечество
Луна не самое гостеприимное место в Солнечной системе. Нам все еще нужно найти решение многих проблем: радиация, пыль, микрометеориты, температура, энергия, кислород, вода, еда или даже изоляция.
Международная космическая станция готовится решить некоторые из этих проблем. Но на Луне все будет по-другому. Отдаленность Земли делает снабженческие миссии более дорогими. С другой стороны, на месте можно найти много ресурсов, которые могут быть использованы непосредственно жителями лунной базы. Европейское космическое агентство особенно активно занимается исследованиями, связанными с этими проблемами.
В лучшем случае первая лунная база будет создана в начале 2030-х годов, но это не значит, что мы не можем решить некоторые из выявленных проблем. На Земле ЕКА в настоящее время создает центр моделирования. Его поверхность будет 1000 квадратных метров, полностью покрыта материалом, имитирующим лунный реголит, и средой обитания под названием Flex Hab. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность проверить технологии и процессы, которые люди-исследователи могут использовать на Луне.
Где установить лунную базу ?
Что изучать в первую очередь, когда речь идет о лунной базе, это место для ее установки. Экваториальная область — самый легкий доступ, посадка на луну и взлет. На видимой стороне Луны лунная база обеспечит бесперебойную связь с Землей. Лунные ночи очень длинные, 14 дней.
Полярные области становятся все более и более интересными. Посадить на полюс Луны сложнее, но есть водяной лед и рельефы, которые остаются освещенными 80% или 90% времени, что идеально подходит для солнечных батарей. Южный полюс в настоящее время является наиболее интересным районом. Можно представить, что установка лунной базы на Южном полюсе была бы хорошей идеей.
Тем не менее, еще предстоит принять много решений: мы должны установить лунную базу на поверхности или копать глубоко? Мы знаем, что на Луне много лавовых труб. Это естественные туннели, которые обеспечивают эффективную защиту от радиации, метеоритов и экстремальных температур. Но вы должны найти трубу лавы, расположенную рядом с интересными ресурсами.
Возможно, самым простым было бы построить лунную базу в кратере, а затем покрыть ее реголитом. Это решение принесло бы много преимуществ. Нижние уровни такой лунной базы будут располагаться под несколькими десятками метров материала, защищенного от любой угрозы. Кратеры Луны настолько многочисленны, что их можно найти в то же время рядом с отложением водяного льда и пиком вечного света. Использование лунного реголита для радиационной защиты является очень простым первым примером использования местных ресурсов.
Благодаря этому нет необходимости печатать структуры в 3D или использовать сложный процесс. Простой экскаватор может сделать эту работу. Таким образом, можно использовать легкие надувные модули для создания лунной базы и, таким образом, уменьшить логистический след лунной базы. Такое решение решает проблему радиации, метеоритов и обеспечивает теплоизоляцию. Колонизируя таким образом несколько соседних кратеров, можно родить настоящую деревню.
Водный лед и солнечная экспозиция будут определять местоположение лунной базы
Окончательный выбор местоположения лунной базы, вероятно, будет обусловлен открытием большого ледникового месторождения. Для лунной базы вода будет самым важным местным ресурсом, потому что это необходимо пить, а также потому, что можно извлечь ракетные топлива путем электролиза. Электролиз — это процесс, который разделяет воду на диоксид кислорода и дигидроген. Благодаря электрическому току этот процесс также может быть способом накопления энергии в течение долгих лунных ночей. Дигидроген и кислород действительно могут быть использованы в топливных элементах. Вода становится способом увлажнения, запуска ракет и сохранения энергии, производимой солнечными батареями.
Проблема в том, что водяной лед находится на дне кратеров, которых никогда не достигает дневной свет. Добыча ледяной воды может быть очень сложной. Самым простым способом сделать это, вероятно, было бы перенаправление солнечного света на дно этих кратеров с помощью зеркал. Полученный водяной пар затем будет транспортироваться в электролизеры. В любом случае добыча водяного льда будет одной из важнейших задач лунной базы. Нелегко будет спускать промышленную технику с крутых склонов в полной темноте.
Используя топливные элементы, солнечная энергия может быть использована двумя способами. Фотогальванические панели, подверженные воздействию вечных световых импульсов, будут питать основание Луны электричеством и обеспечивать энергию, необходимую для запуска процесса электролиза. Солнечное тепло также может быть использовано для многих других применений. Его можно использовать для извлечения ледяной воды и приготовления лунного реголита в солнечных печах.
Эксплуатация реголита необходима для лунной базы
В реголите много кислорода, в виде оксида металла. От 900 градусов Цельсия можно разорвать химические связи, которые объединяют эти молекулы, чтобы захватить дополнительный кислород и железо, алюминий или магний. Это полезные ресурсы для лунной базы, хотя этот процесс гораздо более энергоемкий, чем таяние водяного льда.
С 1100 градусов по Цельсию становится возможным расплавить лунный реголит. Затем мы можем придать ему желаемую форму, например, для производства кирпича. Полученный материал обладает аналогичной устойчивостью к штукатурке и поэтому может быть использован для строительства. Некоторые конкретные формы, такие как арки и купола, были бы особенно подходящими для этого типа материала.
Благодаря этим различным методам лунная база может быть независимой с точки зрения энергии, воды и производства ракетного топлива и кислорода. Он мог бы даже построить новые структуры на Луне, не нуждаясь в большом запасе с планеты Земля. Это уровень независимости, превосходящий уровень международной космической станции.
Как будут питаться жители лунной базы ?
Можно также попытаться вырастить на Луне часть пищи, потребляемой обитателями лунной базы. С водой и электричеством есть все необходимое для выращивания съедобных растений и овощей. Этот опыт уже успешно завершен на борту Международной космической станции. Несколько видов растений кажутся особенно интересными. Витамин С1, витамин К и калий необходимы организму, но очень быстро разлагаются. Чтобы впитать достаточно, вы должны потреблять свежие продукты. На Луне астронавты будут иметь только банки и лиофилизированные блюда.
Выращивание капусты может решить эту проблему, потому что она очень богата витаминами и легко выращивается в небольших помещениях. Картофель является еще одним интересным элементом благодаря его калорийности. Кроме того, такая растительная масса рециркулирует часть CO2, образующегося при дыхании жителей лунной базы. Биосферный эксперимент, проведенный китайской миссией Chang’e 4, был интересен для наблюдения за выращиванием растений. Но мы пока не знаем, возможно ли сделать адекватную почву благодаря лунному реголиту. Некоторые из питательных веществ, необходимых растениям, вероятно, должны поступать с Земли.
Колонизация Луны — важный шаг человечества
Есть много способов обойти трудности жизни на Луне. Десятки концепций лунной среды обитания были рассмотрены. НАСА сделало оценки для более чем двадцати различных способов извлечения кислорода из лунного реголита. Создать постоянную обитаемую базу на Луне может человечество, если оно даст себе средства. С научной точки зрения Луна, безусловно, заслуживает некоторых экспедиций.
Можно представить лунные базы, которые похожи на антарктические базы, которые приглашают тщательно отобранных экспертов на более длительные или короткие периоды. Более масштабная установка потребовала бы присутствия на месте частных компаний и создания реальной экономики, основанной на лунных ресурсах. В этом направлении идет разведывательная работа миссий Китая, Индии, Европы, России или Америки.
Лавовые трубки Луны могут приветствовать лунную базу
— Новости от 24 октября 2017 года —
Лунный зонд Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), запущенный NASA в 2009 году, сделал интересное открытие: у луны есть сотни естественных полостей, образованных лавовыми трубами. Некоторые из этих полостей могут составлять до 900 метров в диаметре и 50 километров в длину. Некоторые считают, что эти полости могут приветствовать базу на Луне. Действительно, условия на поверхности Луны не очень приветствуются: атмосферы, магнитного поля, экстремальных температур, микрометеоритов и радиации … Во время программы «Аполлон» никто не проводил более трех дней на Луне ,
Лавовые трубки, существование которых только что было подтверждено, поэтому могут обеспечить защиту постоянного присутствия человека на Луне. Лавовые трубки образуются, когда поток лавы создает туннели, стенки которых закалены при высоких температурах, создавая полые трубки. Это явление известно на Земле, но трубки лавы, присутствующие на Луне, намного больше, чем у нашей планеты. Лавовые трубки решают проблему радиации и микрометеоритов для исследователей. Температура в лавовых трубах была бы постоянной, от -30 до -40 градусов, в то время как на поверхности поверхности Луны температура колеблется от -175 градусов до 125 градусов в зависимости от того, день или ночь.
Таким образом, можно было бы установить надувные модули для создания укрытий в этих лавовых трубах, обеспечивая тем самым пространство в несколько квадратных километров, чтобы приветствовать людей. Преимущество этих пространств заключается в том, чтобы позволить жителям лунной базы жить в не искусственном пространстве. Кроме того, Луна, вероятно, не полностью сухая: если мы сможем найти или использовать источники лунного стока, было бы очень интересно рассмотреть колонизацию Луны, которая могла предшествовать колонизации Марса или Венеры. Действительно, Луна предлагает реальные промышленные перспективы: с одной стороны, у Луны большие запасы титана и гелия 3, а с другой — Луна близка к Земле. Если Лунная орбитальная платформа-шлюз материализуется, а также лунные амбиции Китая, вероятно, произойдет исследование человека одной из этих лавовых трубок и, возможно, даже установка базы на Луне.
Image by ESA/Foster + Partners
источники
