Amióta elkezdtük a legénységgel kiküldetést küldeni a Holdra, az emberek már azon a napon álmodoztak, amikor egy napon talán gyarmatosítanánk azt. Képzelje el, egy olyan település a Hold felszínén, ahol mindenki állandóan csak körülbelül 15% -ot érzi annyira nehéznek, mint itt a Földön. És szabadidejükben a gyarmatosítók mindenféle hűvös kutatási trek-t végeznek a felszínen, hold-roverben. Be kell vallanom, hogy jól hangzik!
A közelmúltban javaslatot tettek a Holdon történő kutatásra és bányászatra. Ennek oka részben a megújult űrkutatás, hanem a magánrepülő társaságok és a NewSpace ipar növekedése. Az elkövetkező évekre és évtizedekre a holdi ütemtervekbe történő kiküldetések során logikusnak tűnik gondolkodni azon, hogyan állíthatunk ott bányászati és más iparágakat is?
Javasolt módszerek:
Számos javaslatot tettek a bányászati műveletek létrehozására a Holdon; kezdetben olyan űrügynökségek, mint a NASA, de utóbbi időben magánérdekek. A legkorábbi javaslatokra az 1950-es években került sor, válaszul az Űrversenyre, amelyben a holdkolóniát a holdkutatás logikus eredményének tekintik.
Például 1954-ben Arthur C. Clarke javasolt egy holdbázist, ahol a felfújható modulokat holdi porral borítják a szigeteléshez, és a kommunikációt felfújható rádióoszlop biztosítja. És 1959-ben John S. Rinehart - a Colorado Bányászati Iskola Bányászati Kutatólaboratóriumának igazgatója - olyan csőalapot javasolt, amely „lebegne” a felszínen.
Azóta a NASA, az amerikai hadsereg és a légierő, valamint más űrügynökségek javaslatot tettek egy holdi település létrehozására. Ezek a tervek minden esetben tartalmaztak engedélyeket az erőforrások felhasználására, hogy az alap a lehető legteljesebb legyen. Ezek a tervek azonban megelőzték az Apollo programot, és a megkötését követően nagyrészt elhagyták őket. Csak az elmúlt évtizedekben tették meg újból a részletes javaslatokat.
Például a Bush-adminisztráció során (2001-2009) a NASA megragadta egy „holdi előőrs” létrehozásának lehetőségét. Az űrkutatásról szóló elképzelésükkel (2004) összhangban a terv 2019 és 2024 között bázis építését sürgette a Holdon. A terv egyik legfontosabb szempontja az ISRU technikák alkalmazása az oxigén előállításához a környező regolitból.
Ezeket a terveket az Obama adminisztráció visszavonta, és felváltotta a Mars Direct küldetés tervével (amelyet a NASA „Utazás a Marsra” néven ismertek). A 2014-es workshop során azonban a NASA képviselői találkoztak a George Harvard genetikusával, Peter Diamandis-szal az X-díj Alapítványtól és más szakértőkkel, hogy megvitassák a holdon való visszatérés olcsó lehetőségeit.
A műhelydokumentumok, amelyeket a Új hely, írja le, hogyan lehet 2022-re települést építeni a Holdon mindössze 10 milliárd dollárért. Sajtóközleményük szerint olcsó bázis érhető el az űrhajózási üzlet fejlődésének, a NewSpace ipar megjelenésének, a 3D nyomtatás, az önálló robotok és más nemrégiben kifejlesztett technológiáknak köszönhetően.
2015 decemberében az Európai Űrkutatási és Technológiai Központban rendezték a „Hold 2020-2030 - A koordinált emberi és robotkutatás új korszakának” című nemzetközi szimpóziumot. Abban az időben az ESA új főigazgatója (Jan Woerner) kifejezte az ügynökség azon kívánságát, hogy robotmunkásokkal, 3D nyomtatási technikákkal és az in situ erőforrások felhasználásával hozzon létre egy nemzetközi holdbázist.
2010-ben a NASA létrehozta a Robotbányászati Versenyt, egy éves ösztönzőn alapuló versenyt, ahol az egyetemi hallgatók robotokat terveznek és építenek a szimulált marsi környezet navigálására. A verseny egyik legfontosabb szempontja olyan robotok létrehozása, amelyek támaszkodhatnak az ISRU-ra, hogy a helyi erőforrásokat felhasználható anyagokká alakítsák. A készített alkalmazások valószínűleg szintén hasznosak lesznek a jövőbeli holdi missziók során.
Más űrügynökségek szintén tervezik a holdbázisok kialakítását az elkövetkező évtizedekben. Az orosz űrügynökség (Roscosmos) kiadott egy holdbázissal kapcsolatos terveket a 2020-as évekre, a Kínai Nemzeti Űrügynökség (CNSA) pedig azt javasolta, hogy ehhez hasonló bázist építsenek ki hasonló időkeretben, Chang'e programjának sikerének köszönhetően.
És a NewSpace ipar is később készített érdekes javaslatokat. 2010-ben a Szilícium-völgy vállalkozói csoport jött létre a Moon Express nevű magánvállalat létrehozására, amely kereskedelmi holdi robot szállítási és adatátviteli szolgáltatásokat kínál, valamint hosszú távú célja a Hold bányászata. 2015 decemberében ők voltak az első olyan társaságok, amelyek a Lunar X-díjért versenytársaként gyártották és tesztelték egy robot landolót - az MX-1-et.
2010-ben elindították az Arkyd Astronautics-t (2012-ben Planetary Resources-nek nevezték el) az aszteroidabányászat technológiáinak fejlesztése és telepítése céljából. 2013-ban ugyanezt a célt szem előtt tartva alakult a Deep Space Industries. Bár ezek a vállalatok elsősorban az aszteroidákra koncentrálnak, a vonzerő nagyjából megegyezik a holdbányászattal - amely az emberiség erőforrás-bázisát a Földön túl is kibővíti.
Erőforrások:
Az Apollo missziók által visszahozott holdi kőzetek tanulmányozása alapján a tudósok megtanultak, hogy a holdfelület ásványi anyagokban gazdag. Összetételük attól függ, hogy a sziklák hold-mariából származtak (nagy, sötét, holdi kitörésekből képződött bazaltos síkságok) vagy a holdi hegyvidékről.
A holdi mariából nyert kőzetekben nagy nyomokban vannak fémek: 14,9% alumínium-oxiddal (Al²O 3), 11,8% kalcium-oxiddal (mész), 14,1% vas-oxiddal, 9,2% magnéziummal (MgO), 3,9% titán-dioxiddal (TiO 2) és 0,6% nátriummal oxid (Na2O). A Hold-hegyvidékről nyertek összetétele hasonló: 24,0% alumínium-oxiddal, 15,9% mészkel, 5,9% vas-oxiddal, 7,5% magnéziummal, 0,6% titán-dioxiddal és nátrium-oxiddal.
Ugyanezek a tanulmányok kimutatták, hogy a holdi kőzetek nagy mennyiségben tartalmaznak oxigént, elsősorban oxidált ásványok formájában. Kísérleteket végeztek, amelyek megmutatták, hogyan lehet ezt az oxigént extrahálni, hogy az űrhajósok lélegző levegőt biztosítsanak, és felhasználhatók víz és akár rakéta üzemanyag előállítására.
A Hold ritkaföldfémek (REM) koncentrációival is rendelkezik, amelyek két okból vonzóak. Egyrészt a REM-ek egyre fontosabbá válnak a globális gazdaságban, mivel ezeket széles körben használják az elektronikus eszközökben. Másrészt a REM-ek jelenlegi tartalékainak 90% -át Kína ellenőrzi; tehát egyesek nemzetbiztonsági ügynek tekintik a külső forrásokhoz való állandó hozzáférést.
Hasonlóképpen, a Hold jelentős mennyiségű vizet tartalmaz a holdregulitjában és az állandóan árnyékolt területeken az északi és déli sarki régiókban. Ez a víz szintén értékes lenne rakétaüzemanyag-forrásként, nem is beszélve az űrhajósok ivóvízéről.
Ezenkívül a holdi sziklák feltárták, hogy a Hold belseje jelentős vízforrásokat is tartalmazhat. A hold talajmintáiból kiszámolják, hogy az adszorbeált víz 10 - 1000 ppm nyom koncentrációban létezhet. Kezdetben azonban a hold szikláin belüli vízkoncentrációk a szennyeződés következményei voltak.
Azóta az idő alatt azonban több misszió nemcsak vízmintákat talált a holdfelszínen, hanem bizonyítékokat tárt fel a származási helyről is. Az első India volt Chandrayaan-1 missziója, amely 2008. november 18-án egy ütközésmérőt küldött a Hold felszínéhez. 25 perces süllyedése során az ütközőszonda Chandra Altitudinal Composition Explorer (CHACE) bizonyítékot talált a Hold vékony légkörében lévő vízről.
2010 márciusában a Mini-RF műszer a fedélzeten Chandrayaan-1 Több mint 40 tartósan elsötétült krátert fedez fel a Hold északi pólusa közelében, és feltételezhetően 600 millió metró (661,387 millió amerikai tonna) víz-jégt tartalmaz.
2009 novemberében a NASA LCROSS űrszonda hasonló leleteket készített a déli sarkvidék környékén, amikor egy ütközésmérõként a felületére elküldött anyagként rézsített vizet tartalmazott. A Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) 2012-ben végzett felmérései azt mutatták, hogy a jég teszi ki a Shakleton kráter (a déli sarki régióban található) kráterének padlóján lévő anyag 22% -át.
Elmélet szerint ezt a vizet mechanizmusok kombinációja szállította. Egyrészt a vízhordozó üstökösök, az aszteroidák és a meteoroidok rendszeres bombázása a földtani határidőkön túl nagy részét lerakhatta volna. Azt is állították, hogy helyben a napszél hidrogénionjai állítják elő, kombinálva az oxigént hordozó ásványokkal.
De a Hold felszínén talán a legértékesebb árucikk lehet a hélium-3. A hélium-3 hatalmas mennyiségű, a Nap által kibocsátott atom, és a benne zajló fúziós reakciók mellékterméke. Bár manapság kevés a hélium-3 igény, a fizikusok úgy gondolják, hogy ideális üzemanyagként szolgálnak a fúziós reaktorokhoz.
A Nap szélszeleje a hélium-3-t elviszi a Naptól és az űrbe - végül teljesen a Naprendszerből. De a hélium-3 részecskék összeomolhatnak olyan tárgyakba, amelyek útba kerülnek, mint például a Hold. A tudósok nem találtak semmilyen forrást a hélium-3-ról a Földön, de úgy tűnik, hogy hatalmas mennyiségben van a Holdon.
Előnyök:
Kereskedelmi és tudományos szempontból számos oka van annak, hogy a holdbányászat milyen előnyökkel járna az emberiség számára. A kezdők számára elengedhetetlen lenne a Holdon település megépítésének minden terve, mivel az in situ erőforrás-felhasználás (ISRU) sokkal költséghatékonyabb lenne, mint az anyagok Földről történő szállítása.
Az is várható, hogy a 21. századra javasolt űrkutatási erőfeszítések nagy mennyiségű anyagot igényelnek. A Holdon bányászatot az űrbe juttatják annak költségeinek töredékével, amelyet itt a Földön bányásznak, a Hold sokkal alacsonyabb gravitációs és menekülési sebessége miatt.
Ezenkívül a Holdnak rengeteg nyersanyaga van, amelyre az emberiség támaszkodik. Akárcsak a Föld, szilikátkövekből és fémekből áll, amelyek geokémiai szempontból különálló rétegek között vannak megkülönböztetve. Ezek a vasban gazdag belső magból és a vasban gazdag folyadék külső magból, egy részben megolvadt határrétegből és egy szilárd köpenyből és kéregből állnak.
Ezenkívül egy ideje felismerték, hogy a holdi bázis - amely magában foglalja az erőforrás-műveleteket is - áldást jelent a Naprendszerbe távolabbi missziók számára. Az elkövetkezendő évtizedekben a Mars felé tartó missziók, a külső Naprendszer, vagy akár a Vénusz és a Higany vonatkozásában a holdi előőrszállítás megújításának lehetősége drasztikusan csökkentené az egyes küldetések költségeit.
Kihívások:
Természetesen a bányászati érdekek felállítása a Holdon néhány komoly kihívást is jelent. Például, a Hold minden alapját meg kell védeni a felszíni hőmérsékletektől, amelyek nagyon alacsony és magas - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) és 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) hőmérsékleti tartományban vannak. - az Egyenlítőn és a poláris régiókban átlagosan 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) hőmérsékleten.
A sugárterhelés szintén kérdés. A rendkívül vékony atmoszféra és a mágneses mező hiánya miatt a holdfelület fele annyi sugárzást tapasztal, mint egy bolygóközi térben lévő tárgy. Ez azt jelenti, hogy az űrhajósok és / vagy a holdmunkások nagy kockázatnak vannak kitéve kozmikus sugaraknak, a napszél protonjainak és a napsugárzások által okozott sugárzásnak.
Aztán ott van a Holdpor, amely egy rendkívül koptató üveges anyag, amelyet több milliárd éves mikrometeorit-felület hatása képez. Időjárási körülmények és erózió hiányában a holdpor nem fedetlen, és pusztíthat a gépeken, és egészségre veszélyt jelent. A legrosszabb, hogy ragaszkodik mindenhez, amit megérinti, és komoly kellemetlenséget okozott az Apollo legénységének!
És bár az alacsonyabb gravitáció vonzó az indítás szempontjából, nem világos, hogy ennek hosszú távon milyen hatása lesz az emberekre. Mint az ismételt kutatások kimutatták, a nulla gravitációnak való kitettség egy hónapos időszakon keresztül az izmok degenerációját és a csontsűrűség csökkenését, valamint a szervek működésének romlását és a depressziós immunrendszert okozza.
Ezen túlmenően vannak olyan lehetséges jogi akadályok, amelyeket a holdbányászat okozhat. Ennek oka a „Szerződés az államok tevékenységeire irányadó alapelvekről a világűr felfedezésében és felhasználásában, ideértve a holdot és más égitesteket is” - más néven „a világűrről szóló szerződés”. Ezzel az egyezménnyel összhangban, amelyet az Egyesült Nemzetek Szervezetének Űrügyi Ügynöksége felügyel, nemzet nem engedheti meg, hogy birtokolja a földet a Holdon.
És bár rengeteg spekuláció történt egy „kiskapukról”, amelyek kifejezetten nem tiltják a magántulajdont, erről nincs jogi konszenzus. Mint ilyen, a holdkutatás és a bányászat egyre inkább esélyévé válik, jogi keretet kell kidolgozni, amely biztosítja, hogy minden felfelé és felfelé kerüljön.
Noha ez hosszú távolság lehet, nem ésszerűtlen azt gondolni, hogy valamikor bányászhatnánk a Holdra. És mivel gazdag fémkészlete (amely magában foglalja a REM-eket) is gazdaságunk részévé válik, akkor egy jövőre tekinthetünk, amelyet a hiányhiány jellemez!
Számos cikket írtunk a Holdbányászatról és a gyarmatosításról itt a Space Magazine-ban. Íme: Ki volt az első ember a Holdon ?, Melyek voltak az első holdleszállások? Hány ember sétált a Holdon ?, Vásárolhat-e földet a Holdon? És egy űrbázis kiépítése, 1. rész: Miért van az enyém? A hold vagy egy aszteroida?
További információkért kérjük, nézd meg ezt a infó a Hold Mining-en a NASA sugárhajtómű-laboratóriumából.
A Csillagászat szereplőinek érdekes epizódjai is vannak a témában. Hallgassa meg itt: 17. rész: Honnan jött a hold? és 113. rész: A hold - I. rész
Forrás:
- NASA: Naprendszer felfedezése - Föld holdja
- NASA - Hélium 3 extrakció szimulációja a Hold Ilmenite-ből
- Wikipedia - A hold
- Wikipedia - A hold kolonizációja
