KAS IR MĒNESS IEGUVE?

Send

Kopš mēs sākām sūtīt apkalpes komandējumus uz Mēnesi, cilvēki ir sapņojuši par dienu, kad kādu dienu mēs to varētuim kolonizēt. Iedomājieties, apmetne uz Mēness virsmas, kur visi pastāvīgi jūtas tikai apmēram 15% tik smagi kā viņi uz Zemes. Un savā brīvajā laikā kolonistiem mēdz veikt visdažādākos vēsos pētījumu pārgājienus pa virsmu Mēness roveros. Jāsaprot, tas izklausās jautri!

Pavisam nesen tika ierosināta ideja par izpēti un ieguvi uz Mēness. Daļēji tas ir saistīts ar atjaunoto kosmosa izpēti, kā arī privāto kosmiskās aviācijas uzņēmumu un NewSpace nozares pieaugumu. Ar komandējumiem uz Mēness grafikiem nākamajiem gadiem un gadu desmitiem šķiet loģiski domāt par to, kā mēs tur varētu izveidot arī ieguves rūpniecību un citas nozares?

Piedāvātās metodes:

Ir izteikti vairāki priekšlikumi, lai izveidotu kalnrūpniecības darbības uz Mēness; sākotnēji tādas kosmosa aģentūras kā NASA, bet nesen - privātas intereses. Daudzi no agrākajiem priekšlikumiem tika iesniegti pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados, reaģējot uz Kosmosa sacīkstēm, kurās Mēness kolonija tika uzskatīta par Mēness izpētes loģisku iznākumu.

Piemēram, 1954. gadā Artūrs C. Klarks ierosināja Mēness pamatni, kurā piepūšamie moduļi tika pārklāti ar Mēness putekļiem izolācijai, un sakarus nodrošināja ar piepūšamo radio mastu. Un 1959. gadā Džons S. Rineharts - Kolorādo Mines skolas Kalnrūpniecības pētījumu laboratorijas direktors - ierosināja cauruļveida pamatni, kas “peldētu” pa visu virsmu.

Kopš tā laika NASA, ASV armija un gaisa spēki un citas kosmosa aģentūras ir izdevušas priekšlikumus Mēness apmetnes izveidošanai. Visos gadījumos šajos plānos bija iekļautas piemaksas resursu izmantošanai, lai bāze būtu pēc iespējas pašpietiekama. Tomēr šie plāni bija pirms Apollo programmas, un pēc tā noslēgšanas lielākoties tika atmesti. Tikai dažās pēdējās desmitgadēs atkal ir iesniegti sīki izstrādāti priekšlikumi.

Piemēram, Buša administrācijas laikā (2001–2009) NASA apņēmās izveidot “Mēness priekšposteni”. Atbilstoši viņu redzējumam par kosmosa izpēti (2004) plāns aicināja uz Mēness bāzes būvēt laika posmā no 2019. līdz 2024. gadam. Viens no šī plāna galvenajiem aspektiem bija ISRU metožu izmantošana skābekļa iegūšanai no apkārtējā regolīta.

Šos plānus atcēla Obamas administrācija un aizstāja ar Mars Direct misijas plānu (pazīstams kā NASA “Ceļojums uz Marsu”). Tomēr semināra laikā 2014. gadā NASA pārstāvji tikās ar Hārvardas ģenētiķi Džordžu Baznīcu, Pēteri Diamandisu no X balvas fonda un citiem ekspertiem, lai pārrunātu zemu izmaksu iespējas atgriezties Mēness.

Semināra dokumenti, kas tika publicēti īpašā izdevumā Jauna telpa, aprakstiet, kā līdz 2022. gadam uz Mēness varētu tikt izveidots norēķins tikai par USD 10 miljardiem USD. Pēc viņu dokumentiem, zemu izmaksu bāze būtu iespējama, pateicoties kosmosa palaišanas biznesa attīstībai, NewSpace nozares parādīšanās, 3D drukāšanai, autonomiem robotiem un citām nesen izstrādātām tehnoloģijām.

2015. gada decembrī Eiropas Kosmosa pētniecības un tehnoloģiju centrā notika starptautisks simpozijs ar nosaukumu “Mēness 2020-2030 - jauns koordinētu cilvēku un robotu izpētes laikmets”. Tajā laikā jaunais EKA ģenerāldirektors (Jans Verners) izteica aģentūras vēlmi izveidot starptautisku Mēness bāzi, izmantojot robotu darbiniekus, 3D drukāšanas paņēmienus un in situ resursu izmantošanu.

2010. gadā NASA nodibināja Robotikas ieguves sacensības - ikgadēju uz stimuliem balstītu konkursu, kurā universitāšu studenti projektē un būvē robotus, lai pārvietotos simulētajā Marsa vidē. Viens no vissvarīgākajiem konkursa aspektiem ir tādu robotu radīšana, kuri var paļauties uz ISRU, lai vietējos resursus pārvērstu par izmantojamiem materiāliem. Izveidotās programmas, visticamāk, būs noderīgas arī nākamajās Mēness misijās.

Arī citām kosmosa aģentūrām ir plāni Mēness bāzēm nākamajās desmitgadēs. Krievijas kosmosa aģentūra (Roscosmos) ir izdevusi plānus līdz 2020. gadam uzbūvēt Mēness bāzi, un Ķīnas Nacionālā kosmosa aģentūra (CNSA) ierosināja izveidot šādu bāzi līdzīgā laika posmā, pateicoties tās Chang’e programmas panākumiem.

NewSpace nozare ir arī sagatavojusi dažus interesantus priekšlikumus novēloti. 2010. gadā Silīcija ielejas uzņēmēju grupa pulcējās, lai izveidotu Moon Express - privātu uzņēmumu, kas plāno piedāvāt komerciālus Mēness robotu pārvadāšanas un datu pakalpojumus, kā arī ilgtermiņa mērķi - Mēness ieguvi. 2015. gada decembrī viņi kļuva par pirmo uzņēmumu, kas sacentās par Lunar X balvu, lai izveidotu un pārbaudītu robotizētu zemētāju - MX-1.

2010. gadā tika uzsākta Arkyd Astronautics (2012. gadā pārdēvēta par Planetary Resources) ar mērķi attīstīt un izvietot tehnoloģijas asteroīdu ieguvei. 2013. gadā tika izveidota Deep Space Industries ar tādu pašu mērķi. Lai arī šie uzņēmumi galvenokārt koncentrējas uz asteroīdiem, pievilcība ir gandrīz tāda pati kā Mēness ieguve - kas paplašina cilvēces resursu bāzi ārpus Zemes.

Resursi:

Balstoties uz Mēness iežu pētījumu, kurus atnesa Apollo misijas, zinātnieki ir uzzinājuši, ka Mēness virsma ir bagāta ar minerāliem. To kopējais sastāvs ir atkarīgs no tā, vai klintis nāca no Mēness marijas (lieli, tumši, bazalta līdzenumi, kas izveidoti no Mēness izvirdumiem), vai no Mēness augstienes.

No Mēness marijas iegūtajiem iežiem bija vērojamas lielas metālu pēdas: 14,9% alumīnija oksīda (Al²O³), 11,8% kalcija oksīda (kaļķa), 14,1% dzelzs oksīda, 9,2% magnija (MgO), 3,9% titāna dioksīda (TiO²) un 0,6% nātrija. oksīds (Na²O). Tie, kas iegūti no Mēness augstienēm, ir līdzīga sastāva - ar 24,0% alumīnija oksīda, 15,9% kaļķa, 5,9% dzelzs oksīda, 7,5% magnija un 0,6% titāna dioksīda un nātrija oksīda.

Šie paši pētījumi parādīja, ka Mēness ieži satur lielu daudzumu skābekļa, pārsvarā oksidētu minerālu veidā. Ir veikti eksperimenti, kas parādīja, kā šo skābekli var iegūt, lai astronauti nodrošinātu elpojošu gaisu, un to varētu izmantot ūdens un pat raķešu degvielas pagatavošanai.

Mēness ir arī retzemju metālu (REM) koncentrācijas, kas ir pievilcīgas divu iemeslu dēļ. No vienas puses, REM kļūst arvien nozīmīgāki pasaules ekonomikā, jo tos plaši izmanto elektroniskās ierīcēs. No otras puses, 90% no pašreizējām REM rezervēm kontrolē Ķīna; tātad, pastāvīgu piekļuvi ārējam avotam daži uzskata par valsts drošības jautājumu.

Līdzīgi Mēnesim ir ievērojams ūdens daudzums tā Mēness regolītā un pastāvīgi aizēnotās teritorijās tā ziemeļu un dienvidu polārajos reģionos. Šis ūdens būtu vērtīgs arī kā raķešu degvielas avots, nemaz nerunājot par dzeramo ūdeni astronautiem.

Turklāt Mēness ieži ir atklājuši, ka Mēness interjerā var būt arī nozīmīgi ūdens avoti. Un no Mēness augsnes paraugiem tiek aprēķināts, ka adsorbēts ūdens varētu eksistēt ar koncentrāciju no 10 līdz 1000 ppm. Sākotnēji bija tā, ka ūdens koncentrācija mēness klintīs bija piesārņojuma rezultāts.

Kopš tā laika vairākās misijās ne tikai tika atrasti ūdens paraugi uz Mēness virsmas, bet arī atklāti pierādījumi par to, no kurienes tas nāk. Pirmā bija Indija Chandrayaan-1 misija, kura 2008. gada 18. novembrī nosūtīja triecienelementu uz Mēness virsmu. 25 minūšu nolaišanās laikā trieciena zondes Chandra Augstējā kompozīcijas pētnieks (CHACE) atrada pierādījumus par ūdeni Mēness plānā atmosfērā.

2010. gada martā uz kuģa bija Mini-RF instruments Chandrayaan-1 netālu no Mēness ziemeļpola atklāja vairāk nekā 40 pastāvīgi aptumšotus krāterus, kas, domājams, satur 600 miljonus metrisko tonnu (661,387 miljoni ASV tonnu) ūdens ledus.

NASA LCROSS kosmosa zonde 2009. gada novembrī veica līdzīgus atradumus ap dienvidu polāro reģionu, jo kā triecienelementu, ko tā nosūtīja uz virsmu, tika uzsists materiāls, kas satur kristālisku ūdeni. 2012. gadā Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) veiktie apsekojumi atklāja, ka ledus veido līdz 22% no materiāla, kas atrodas uz Šakelonas krātera grīdas (atrodas dienvidu polārajā reģionā).

Teorētiski tiek apgalvots, ka viss šis ūdens tika piegādāts, kombinējot mehānismus. Vienam no tiem lielu ūdens daudzumu varēja nogulsnēt regulāras ūdenszemņu komētu, asteroīdu un meteoroīdu veiktas bombardēšanas ģeoloģiskā laika posmā. Tika arī apgalvots, ka to vietēji ražo saules vēja ūdeņraža joni, apvienojot tos ar skābekli saturošiem minerāliem.

Bet, iespējams, visvērtīgākā prece uz Mēness virsmas varētu būt hēlijs-3. Hēlijs-3 ir atoms, ko Saule izstaro milzīgos daudzumos, un tas ir iekšpusē notiekošo saplūšanas reakciju blakusprodukts. Lai gan mūsdienās hēlija-3 pieprasījums ir mazs, fiziķi domā, ka tie kalpos par ideālu kodolsintēzes reaktoru degvielu.

Saules saules vējš nevelk hēliju-3 prom no Saules un nonāk kosmosā - galu galā pilnībā no Saules sistēmas. Bet hēlija-3 daļiņas var nokļūt objektos, kuri nokļūst viņiem ceļā, piemēram, Mēness. Zinātnieki nav spējuši atrast nevienu hēlija-3 avotu šeit uz Zemes, bet šķiet, ka tas atrodas uz Mēness milzīgos daudzumos.

Ieguvumi:

No komerciālā un zinātniskā viedokļa ir vairāki iemesli, kāpēc Mēness ieguve būtu labvēlīga cilvēcei. Iesācējiem ir absolūti nepieciešams jebkurš plāns par apmetnes izveidošanu uz Mēness, jo in situ resursu izmantošana (ISRU) būtu daudz rentablāka nekā materiālu pārvadāšana no Zemes.

Tāpat tiek prognozēts, ka ierosinātajiem kosmosa izpētes centieniem 21. gadsimtā būs nepieciešami lieli materiāli. Tas, kas tiek iegūts uz Mēness, tiks palaists kosmosā par nelielu daļu no izmaksām, kas tiek iegūtas šeit, uz Zemes, pateicoties Mēness daudz mazākajam gravitācijas un bēgšanas ātrumam.

Turklāt uz Mēness ir daudz izejvielu, uz kurām cilvēce paļaujas. Līdzīgi kā Zeme, to veido silikātu ieži un metāli, kas ir atšķirti starp ģeoķīmiski atšķirīgiem slāņiem. Tie sastāv no dzelzs bagāta iekšējā kodola un ar dzelzi bagāta šķidruma ārējā kodola, daļēji izkausēta robežslāņa un cietas mantiņas un garozas.

Turklāt jau kādu laiku ir atzīts, ka Mēness bāze, kurā ietilptu arī operācijas ar resursiem, būtu ieguvums misijām, kas atrodas tālāk Saules sistēmā. Ja misijas dodas uz Marsu nākamajās desmitgadēs, ārējā Saules sistēmā vai pat Venērā un Merkurs, spēja tikt atjaunotai no Mēness priekšposteņa krasi samazinātu atsevišķu misiju izmaksas.

Izaicinājumi:

Protams, izredzes izveidot ieguves intereses uz Mēness rada arī dažus nopietnus izaicinājumus. Piemēram, jebkura Mēness pamatne būtu jāaizsargā no virsmas temperatūras, kas svārstās no ļoti zema līdz augsta - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) līdz 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F). - pie ekvatora un vidējos 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) polārajos reģionos.

Radiācijas iedarbība ir arī problēma. Īpaši plānas atmosfēras un magnētiskā lauka trūkuma dēļ Mēness virsma piedzīvo pusi mazāk starojuma nekā objekts starpplanētu telpā. Tas nozīmē, ka astronauti un / vai Mēness darbinieki būtu pakļauti lielam riskam pakļaut kosmiskajiem stariem, saules vēja protoniem un saules uzliesmojumu izraisītajam starojumam.

Tad tur ir Mēness putekļi, kas ir ārkārtīgi abrazīva stiklveida viela, kuru veidojuši miljardiem gadu ilga mikrometeorīta ietekme uz virsmu. Tā kā nav laikapstākļu un erozijas, mēness putekļi nav saslimuši un var radīt postošas sekas mašīnām, kā arī rada draudus veselībai. Sliktākais ir tas, ka tas pielīp visam, kam pieskaras, un tas bija būtisks traucēklis Apollo ekipāžām!

Un, lai arī zemāks smagums ir pievilcīgs attiecībā uz palaišanu, nav skaidrs, kāda būs tā ilgtermiņa ietekme uz veselību cilvēkiem. Kā parādīja atkārtoti pētījumi, nulles smaguma iedarbība mēneša garumā izraisa muskuļu deģenerāciju un kaulu blīvuma samazināšanos, kā arī pasliktinātu orgānu darbību un nomāktu imūnsistēmu.

Turklāt pastāv potenciāli juridiski šķēršļi, ko varētu radīt Mēness ieguve. Tas ir saistīts ar “Līgumu par principiem, kas reglamentē valstu darbības kosmosa, tai skaitā Mēness un citu debesu ķermeņu, izpētē un izmantošanā” - citādi sauktu par “Kosmosa līgumu”. Saskaņā ar šo līgumu, kuru pārrauga Apvienoto Nāciju Organizācijas Kosmosa lietu birojs, nevienai tautai nav atļauts piederēt zemes uz Mēness.

Un, lai gan ir bijis daudz spekulāciju par “nepilnību”, kas skaidri neaizliedz privātīpašumu, par to nav juridiskas vienprātības. Tā kā Mēness izpēte un ieguve kļūst arvien plašāka iespēja, būs jāizstrādā tiesiskais regulējums, kas nodrošina, ka viss notiek un notiek.

Lai arī tas varētu būt tāls, nav nepamatoti domāt, ka kādreiz mēs varētu izrakt Mēnesi. Un tā kā bagātīgie metālu krājumi (ieskaitot REM) kļūst par mūsu ekonomikas daļu, mēs varētu palūkoties uz nākotni, kurai raksturīgs pēcspēka deficīts!

Mēs šeit Space Magazine esam rakstījuši daudzus rakstus par Mēness ieguvi un kolonizāciju. Lūk, kas bija pirmie vīrieši uz Mēness ?, Kādi bija pirmie Mēness nolaišanās ?, Cik cilvēku ir staigājuši uz Mēness ?, Vai jūs varat iegādāties zemi uz Mēness? Un Kosmosa bāzes veidošana, 1. daļa: Kāpēc mīna Mēness vai asteroīds?

Lai iegūtu papildinformāciju, noteikti apskatiet šo infografiku par Mēness ieguvi no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas.

Astronomijas cast ir arī dažas interesantas epizodes par šo tēmu. Klausieties šeit - 17. epizode: no kurienes nāca Mēness? un epizode 113: Mēness - I daļa.

Avoti: