Otkad smo na Mjesec počeli slati posade s misijama, ljudi su sanjali dan kada bismo ga jednog dana mogli kolonizirati. Zamislite, naselje na mjesečevoj površini, gdje se svi neprestano osjećaju samo oko 15% teže kao ovdje na Zemlji. A u svoje slobodno vrijeme kolonisti mogu vršiti sve vrste hladnih istraživačkih staza po površini u mjesečevim roverima. Moram priznati, zvuči zabavno!
U novije vrijeme predložena je ideja istraživanja i rudarstva na Mjesecu. Djelomično je to posljedica obnovljenog istraživanja svemira, ali i porasta privatnih zrakoplovnih tvrtki i NewSpace industrije. S misijama na rasporede Mjeseca za naredne godine i desetljeća, čini se logičnim razmišljati o tome kako bismo tamo mogli postaviti i rudarstvo i druge industrije?
Predložene metode:
Podneseno je nekoliko prijedloga za uspostavljanje rudarskih operacija na Mjesecu; u početku svemirske agencije poput NASA-e, ali u novije vrijeme i privatni interesi. Mnogi od najranijih prijedloga su se pojavili tijekom 1950-ih, kao odgovor na svemirsku utrku, koja je Mjesečevu koloniju smatrala logičnim ishodom istraživanja Mjeseca.
Na primjer, 1954. Arthur C. Clarke predložio je lunarnu bazu u kojoj su moduli na naduvavanje bili prekriveni mjesečevom prašinom za izolaciju, a komunikacije je osigurao napuhavajući radio jarbol. A 1959. John S. Rinehart - direktor Laboratorija za istraživanje rudarstva u Koloradskoj rudarskoj školi - predložio je cjevastu bazu koja će „lebdjeti“ po cijeloj površini.
Od tog vremena NASA, američka vojska i zračne snage i druge svemirske agencije izdali su prijedloge za stvaranje lunarnog naselja. U svim su slučajevima ovi planovi sadržavali dopuštenja za korištenje resursa kako bi baza bila što više dovoljna. Međutim, ti su planovi bili i prije Apolonovog programa i bili su uglavnom napušteni nakon njegovog zaključenja. Tek su posljednjih nekoliko desetljeća ponovno izneseni detaljni prijedlozi.
Na primjer, za vrijeme Bushove administracije (2001-2009), NASA je predvidjela mogućnost stvaranja "lunarne postaje". U skladu s njihovom Vizijom za istraživanje svemira (2004), plan je zahtijevao izgradnju baze na Mjesecu između 2019. i 2024. Jedan od ključnih aspekata ovog plana bila je upotreba tehnika ISRU za proizvodnju kisika iz okolnog regolita.
Obamine administracije ove planove otkazale su i zamijenile planom misije Mars Direct (poznatom kao NASA-ino putovanje na Mars). Međutim, tijekom radionice 2014. godine, predstavnici NASA-e sastali su se s generala generacije Harvard George Church, Peterom Diamandisom iz Zaklade X Prize i drugim stručnjacima kako bi razgovarali o jeftinim mogućnostima povratka na Mjesec.
Radovi na radionicama koji su objavljeni u posebnom broju časopisa Novi prostor, opišite kako bi se naselje na Mjesecu moglo sagraditi do 2022. za samo 10 milijardi USD. Prema njihovim radovima, jeftina baza bila bi moguća zahvaljujući razvoju svemirske tvrtke, pojavi industrije NewSpace, 3D ispisu, autonomnim robotima i drugim nedavno razvijenim tehnologijama.
U prosincu 2015. u Europskom svemirskom istraživačkom i tehnološkom centru održan je međunarodni simpozij pod nazivom „Mjesec 2020.-2030. - novo doba koordiniranog istraživanja ljudi i robotika“. Tada je novi generalni direktor ESA-e (Jan Woerner) artikulirao želju agencije da stvori međunarodnu lunarnu bazu pomoću robotskih radnika, tehnika 3D ispisa i korištenja in-situ resursa.
Godine 2010. NASA je uspostavila natjecanje u robotskom rudarstvu, godišnje natjecanje temeljeno na poticajima gdje studenti sveučilišta dizajniraju i grade robote za navigaciju u simuliranom marsovskom okruženju. Jedan od najvažnijih aspekata natjecanja je stvaranje robota koji se mogu osloniti na ISRU kako bi lokalne resurse pretvorili u upotrebljive materijale. Proizvedene aplikacije vjerojatno će se koristiti i u budućim lunarnim misijama.
Ostale svemirske agencije također imaju planove za lunarne baze u narednim desetljećima. Ruska svemirska agencija (Roscosmos) izdala je planove za izgradnju lunarne baze do 2020-ih, a Kineska nacionalna svemirska agencija (CNSA) predložila je da se takva baza izgradi u sličnom vremenskom okviru, zahvaljujući uspjehu svog Chang-ovog programa.
I NewSpace industrija kasno proizvodi neke zanimljive prijedloge. Godine 2010., grupa poduzetnika iz Silicijske doline okupila se kako bi stvorila Moon Express, privatnu tvrtku koja planira ponuditi komercijalni lunarni robotski prijevoz i podatkovne usluge, kao i dugoročni cilj miniranja Mjeseca. U prosincu 2015. postali su prva tvrtka koja se natjecala za nagradu Lunar X koja je gradila i testirala robotizirani zemljani stroj - MX-1.
2010. godine pokrenuta je Arkyd Astronautics (preimenovana u Planetarni resursi u 2012.) radi razvoja i primjene tehnologija za rudarstvo asteroida. U 2013. godini, Deep Space Industries osnovan je s istom svrhom. Iako su te tvrtke uglavnom usredotočene na asteroide, privlačnost je ujednačena kao i lunarno miniranje - koje širi ljudsku bazu resursa izvan Zemlje.
Resursi:
Na temelju proučavanja lunarnih stijena koje su donijele misije Apolon, znanstvenici su saznali da je površina Mjeseca bogata mineralima. Njihov cjelokupni sastav ovisi o tome jesu li stijene nastale iz lunarne marije (velike, tamne, bazaltne ravnice nastale izbijanjem lunarne erupcije) ili iz lunarnog gorja.
Stijene dobivene iz lunarne marije pokazale su velike tragove metala, s 14,9% glinice (Al²O³), 11,8% kalcijevog oksida (vapna), 14,1% željezovog oksida, 9,2% magnezija (MgO), 3,9% titanovog dioksida (TiO²) i 0,6% natrija oksid (NaO). Oni dobiveni iz lunarnog gorja slični su po sastavu, s 24,0% glinice, 15,9% vapna, 5,9% željeznog oksida, 7,5% magnezija i 0,6% titanovog dioksida i natrijevog oksida.
Iste te studije pokazale su da lunarne stijene sadrže velike količine kisika, pretežno u obliku oksidiranih minerala. Provedeni su pokusi koji su pokazali kako se taj kisik može izvući kako bi se astronautima osigurao zrak koji može prodirati, a može se koristiti za proizvodnju vode, pa čak i za raketno gorivo.
Mjesec također ima koncentracije rijetkih zemnih metala (REM), koje su atraktivne iz dva razloga. S jedne strane, REM-ovi postaju sve važniji za globalno gospodarstvo, jer se široko koriste u elektroničkim uređajima. S druge strane, 90% tekućih rezervi REM-a kontrolira Kina; pa stalni pristup vanjskom izvoru neki vide kao nacionalnu sigurnost.
Slično tome, Mjesec ima značajne količine vode sadržane u njegovom lunarnom regolitu i u trajno zasjenjenim područjima u njegovim sjevernim i južnim polarnim regijama. Ova voda bi bila vrijedna i kao izvor raketnog goriva, a da ne spominjemo pitku vodu za astronaute.
Uz to, mjesečeve stijene otkrile su da unutrašnjost Mjeseca može sadržavati i značajne izvore vode. A iz uzoraka mjesečevog tla izračunava se da bi adsorbirana voda mogla postojati u koncentracijama u tragovima od 10 do 1000 dijelova na milijun. U početku je bilo da su koncentracije vode unutar mjesečevih stijena rezultat zagađenja.
Ali od tog vremena, višestruke misije nisu samo pronašle uzorke vode na mjesečevoj površini, već su otkrile i dokaze odakle dolazi. Prva je bila Indija Chandrayaan-1 misija, koja je 18. studenog 2008. poslala udarni udar na mjesečevu površinu. Tijekom 25-minutnog spuštanja, istražitelj visinskog mjernog sastava Chandra (CHACE) pronašao je dokaze o vodi u Mjesečevoj tankoj atmosferi.
U ožujku 2010, Mini-RF instrument na brodu Chandrayaan-1 otkrili su više od 40 trajno zatamnjenih kratera u blizini Mjesečevog sjevernog pola za koje se pretpostavlja da sadrže čak 600 milijuna tona (661.387 milijuna američkih tona) vode-leda.
U studenom 2009. svemirska sonda NASA LCROSS napravila je slične nalaze po južnom polarnom području kao udarni udar koji je poslao na površinu razbacanim materijalom za koji se pokazalo da sadrži kristalnu vodu. Istraživanja koja je proveo Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) su 2012. otkrila da led čini do 22% materijala na podu kratera Shakleton (smješten u južnoj polarnoj regiji).
Teoretizirano je da se sva ta voda isporučila kombinacijom mehanizama. Za jedno, redovito bombardiranje kometa koji nose vodu, asteroida i meteoroida tijekom geoloških vremenskih okvira moglo je pohraniti veći dio toga. Također se tvrdi da se on proizvodi lokalno od vodikovih iona solarnog vjetra koji se kombiniraju s mineralima koji nose kisik.
Ali možda bi najvrjednija roba na površini Mjeseca mogla biti helij-3. Helij-3 je atom koji Sunce emitira u ogromnim količinama i nusprodukt je fuzijskih reakcija koje se odvijaju iznutra. Iako je potražnja za helijem-3 danas mala, fizičari misle da će on poslužiti kao idealno gorivo za fuzijske reaktore.
Sunčev sunčev vjetar nosi helij-3 dalje od Sunca i van u svemir - na kraju u potpunosti iz Sunčevog sustava. No čestice helija-3 mogu se srušiti na objekte koji im se uskrate, poput Mjeseca. Znanstvenici nisu uspjeli pronaći bilo koji izvor helijuma-3 ovdje na Zemlji, ali čini se da je na Mjesecu u ogromnim količinama.
Prednosti:
S komercijalnog i znanstvenog stajališta, postoji nekoliko razloga zbog kojih bi iskopavanje Mjeseca bilo korisno čovječanstvu. Za početak bi bilo apsolutno ključno za sve planove o izgradnji naselja na Mjesecu, jer bi korištenje in-situ resursa (ISRU) bilo daleko isplativije od prijevoza materijala sa Zemlje.
Također, predviđa se da će predloženi napori za istraživanje svemira za 21. stoljeće zahtijevati velike količine materijala. Ono što je minirano na Mjesecu lansiralo bi se u svemir za djelić troška onoga što je minirano ovdje na Zemlji, zbog znatno niže gravitacije i brzine bijega Mjeseca.
Uz to, Mjesec ima obilje sirovina na koje se čovječanstvo oslanja. Kao i Zemlja, sastavljen je od silikatnih stijena i metala koji se razlikuju između geokemijski različitih slojeva. Oni se sastoje od unutarnje jezgre bogate željezom i vanjske jezgre bogate tekućinom, djelomično rastopljenog graničnog sloja i čvrstog plašta i kore.
Pored toga, već neko vrijeme je prepoznato da bi lunarna baza - koja bi uključivala rad s resursima - bila blagodat za misije dalje u Sunčev sustav. Za misije koje idu na Mars u narednim desetljećima, vanjski Sunčev sustav, ili čak Venera i Merkur, mogućnost ponovnog korištenja iz lunarnog zaleđa drastično bi smanjila troškove pojedinih misija.
Izazovi:
Naravno, mogućnost postavljanja rudarskih interesa na Mjesecu također predstavlja neke ozbiljne izazove. Na primjer, bilo koja baza na Mjesecu trebala bi biti zaštićena od površinskih temperatura, koje se kreću od vrlo niskih do visokih - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) do 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) - na ekvatoru i prosječno 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) u polarnim regijama.
Izloženost zračenju je također problem. Zbog izuzetno tanke atmosfere i nedostatka magnetskog polja, mjesečeva površina doživljava upola manje zračenja kao objekt u međuplanetarnom prostoru. To znači da bi astronauti i / ili lunarni radnici bili izloženi velikom riziku izlaganja kozmičkim zrakama, protonima iz sunčevog vjetra i zračenju izazvanom solarnim plamenovima.
Zatim tu je Mjesečeva prašina, koja je izrazito abrazivna staklena tvar nastala milijardama godina mikrometeorita u površini. Zbog nepostojanja vremenskih prilika i erozije, mjesečina prašina je neobrađena i može se pokvariti strojevima i predstavlja opasnost za zdravlje. Najgore od svega, to je štapiće za sve što dotakne, i bilo je velika smetnja posadama Apolona!
I dok je niža gravitacija privlačna što se tiče lansiranja, nije jasno kakvi će dugoročni zdravstveni učinci imati na ljude. Kao što su pokazala ponovljena istraživanja, izlaganje nulte gravitacije tijekom višemjesečnih perioda uzrokuje mišićnu degeneraciju i gubitak koštane gustoće, kao i smanjenu funkciju organa i depresivni imunološki sustav.
Uz to, postoje potencijalne zakonske prepreke koje bi lunarno kopanje moglo predstavljati. To je zbog „Ugovora o načelima koji upravljaju aktivnostima država na istraživanju i korištenju svemira, uključujući Mjesec i druga nebeska tijela“ - inače poznat kao „Ugovor o svemirskom svemiru“. U skladu s ovim ugovorom, koji nadgleda Ured Ujedinjenih naroda za pitanja svemira, nijednoj naciji nije dopušteno posjedovanje kopna na Mjesecu.
I dok se dosta spekuliralo o "rupi" koja izričito ne zabranjuje privatno vlasništvo, o tome ne postoji pravni konsenzus. Kao takav, kako lunarna istraživanja i rudarstvo postaju sve veća mogućnost, morat će se razraditi pravni okvir koji osigurava da se sve podiže i napreduje.
Iako je možda daleko, nije nerazumno misliti da bismo jednog dana mogli minirati Mjesec. A s bogatom opskrbom metala (koja uključuje REM-ove) koji postaju dio našeg gospodarstva, mogli bismo gledati budućnost koju karakterizira post-oskudica!
Ovdje smo pisali mnoge članke o iskopavanju i kolonizaciji Mjeseca u časopisu Space Magazine. Evo tko su bili prvi ljudi na Mjesecu ?, koja su bila prva mjesečeva sletanja ?, Koliko je ljudi hodalo na Mjesecu? Možete li kupiti zemlju na Mjesecu? I izgraditi svemirsku bazu, 1. dio: Zašto mine na Mjesec ili asteroid?
Za više informacija, provjerite ovu infografiku o Mjerenju miniranja iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon.
Astronomy Cast također ima zanimljive epizode na tu temu. Slušajte ovdje - Epizoda 17: Odakle je došao mjesec? i epizoda 113: Mjesec - prvi dio.
izvori:
- NASA: Istraživanje sunčevog sustava - Zemljin Mjesec
- NASA - Simulacija ekstrakcije helija 3 iz lunarnog Ilmenita
- Wikipedija - Mjesec
- Wikipedija - Kolonizacija mjeseca
