Vitajte späť v našej sérii o kolonizácii slnečnej sústavy! Dnes sa pozrieme na tých najbližších nebeských susedov na Zemi. Správne, pozeráme sa na Mesiac!
Šanca je, že sme o tom všetci počuli viac ako raz za naše životy a dokonca sme si na túto tému mysleli aj sami. Ale pre vesmírne agentúry na celom svete, futuristov a súkromné letecké spoločnosti nie je myšlienka kolonizácie Mesiaca otázkou „či“, ale „kedy“ a „ako“. Pre niektorých je vytvorenie stálej ľudskej prítomnosti na Mesiaci záležitosťou osudu, zatiaľ čo pre iných je to otázka prežitia.
Niet divu, že plány na založenie ľudskej osady predchádzali ako pristátie na Mesiaci, tak aj vesmírna rasa. V posledných niekoľkých desaťročiach sa mnohé z týchto planí oprášili a aktualizovali vďaka plánom na obnovenú éru lunárneho prieskumu. Čo by teda bolo potrebné na vytvorenie stálej ľudskej prítomnosti na Mesiaci, kedy by sa to mohlo stať, a sme na túto výzvu?
Ešte predtým, ako sa predkladali návrhy na lunárne kolónie, sa myšlienka ľudstva žijúceho na Mesiaci intenzívne skúmala v beletrii, pričom príklady siahajú do storočia. Až začiatkom 20. storočia sa objavili značné špekulácie, že Mesiac už môžu byť obývané pôvodnými životnými formami (podobne ako to, o čom sa verilo o Marse).
Príklady v beletrii:
Medzi štyrmi štyridsiatymi a šesťdesiatymi rokmi autor knihy science fiction Robert A. Heinlein rozsiahle písal o prvých cestách a prípadnej kolonizácii Mesiaca. Patria sem viaceré poviedky zo štyridsiatych rokov, ktoré opisujú, aký by bol život v osadách „Luna“ (názov, ktorý Heinlein bežne používa na opis kolonizovaného mesiaca).
V roku 1966 Heinlein vydal ocenený román Hugo Award, Mesiac je drsná pani, ktorý rozpráva príbeh potomkov mesačnej kolónie, ktorá bojuje za nezávislosť od Zeme. Tento príbeh bol ocenený za spôsob, akým skombinoval politický komentár s otázkami, ako je prieskum vesmíru, udržateľnosť a umelá inteligencia. V tejto práci Heinlein razil aj termín „TANSTAAFL“ - skratka pre „Neexistuje žiadna taká vec ako obed zadarmo“.
V roku 1985 Heinlein prepustený Mačka, ktorá chodí po stenách, kde sa veľká časť knihy odohráva na Free Luna potom, čo vyhrala svoj boj za nezávislosť, a obsahuje postavy z niektorých jeho predchádzajúcich diel.
Lunárna kolonizácia bola tiež preskúmaná beletriou neskorým a veľkým Arthurom C. Clarkom. Toto zahŕňalo poviedku Earthlight (1955), kde sa osada na Mesiaci ocitla upútaná uprostred vojny medzi Zemou a spojenectvom medzi Marsom a Venušou. Potom nasledovalo Pád Moondustu (1961), ktorá obsahuje lunárnu loď plnú turistov potopenú do mora Moondust.
V roku 1968 Clarke spolupracoval s režisérom Stanleym Kubrickom na vytvorení sci-fi filmu 2001: Space Odyssey, kde sa časť pozemku odohráva v americkej lunárnej kolónii, ktorá je umiestnená do karantény po tom, čo sa v okolí nachádza predmet cudzieho pôvodu. Clarke o tom rozpracoval v novej verzii, ktorá bola vydaná v tom istom roku. Mesačná kolónia je tiež spomenutá v románe Clarkeho Nebula a Hugo Award Rendezvous s Rámou (1973).
Medzi jej sci-fi veľkú Ursulu K. Le Guinovú patrí vo svojom románe z roku 1971 aj lunárna kolónia Sústruh nebies, ktorá získala Locus Award za najlepší román v roku 1972 a bola dvakrát adaptovaná do filmu (1980 a 2002). V alternatívnej realite sa v roku 2002 založili lunárne základne, na ktoré zaútočili nepriateľské cudzie druhy z Aldebaran (ktoré sú v inej realite benígne).
V roku 1973 vydal román neskoro a skvelý Izák Asimov Samotní bohovia, kde sa tretia časť odohráva v mesačnom osídlení začiatkom 22. storočia.Šialenci (1988) Kim Stanley Robinson (autor knihy Červený Mars trilógie, 2312 a zornička) strediská skupiny zotročených baníkov, ktorí boli nútení pracovať pod lunárnym povrchom, spustili povstanie.
Poviedka „Byrd Land Six“ z roku 1995 od Alastair Reynolds uvádza zmienku o kolónii Mesiaca s hospodárstvom zameraným na ťažbu hélia-3. V roku 1998 bol prepustený Ben Bova Moonrise a Moonwar, dva romány, ktoré sa sústredili na lunárny základ, ktorý založila americká spoločnosť a ktorý sa nakoniec vzbúril proti Zemi. Sú súčasťou jeho série „Grand Tour“, ktoré sa kolektívne zaoberajú kolonizáciou slnečnej sústavy.
V roku 2017 Andy Weir (autor knihy Marťan) vydané Artemis, román zasadený do lunárneho mesta, ktorého hospodárstvo je postavené na lunárnom cestovnom ruchu. Značná pozornosť sa venuje detailom každodenného života na Mesiaci, ktoré zahŕňajú opisy jadrovej elektrárne, taviarne hliníka a zariadenia na výrobu kyslíka.
Návrhy:
Najprv zaznamenaným príkladom ľudí žijúcich na Mesiaci bol v 17. storočí biskup John Wilkins. V jeho Diskusia o novom svete a inej planéte (1638) predpovedal, že ľudia sa jedného dňa naučia zvládnuť let a založiť lunárnu kolóniu. Podrobné a vedecky podložené návrhy by sa však predložili až v 20. storočí.
V roku 1901 napísal H. G. Wells Prví muži na mesiaci, ktorý rozpráva príbeh pôvodných lunárnych obyvateľov (Selenites) a obsahuje prvky skutočnej vedy. V roku 1920 napísal román Konstantin Tsiolkovsky (mnohí vítaní ako „otec astronautiky a rocketrie“). Mimo Zeme, Tento román rozpráva príbeh ľudí, ktorí kolonizujú slnečnú sústavu a podrobne popisuje, aký by bol život vo vesmíre.
S počiatkom vesmírneho závodu v 50. rokoch 20. storočia vedci, inžinieri a architekti navrhli množstvo konceptov a návrhov. V roku 1954 Arthur C. Clarke navrhol vytvorenie lunárnej základne pozostávajúcej z nafukovacích modulov pokrytých lunárnym prachom na izoláciu. Komunikácia by sa udržiavala s astronautmi v teréne pomocou nafukovacieho rádiového stožiara.
Postupom času by sa vybudovala väčšia, trvalá kupola, ktorá by sa spoliehala na čistič vzduchu na báze rias, jadrový reaktor na výrobu energie a elektromagnetické delá na spustenie nákladu a paliva do lodí vo vesmíre. Clarke bude tento návrh ďalej skúmať svojou poviedkou z roku 1955 Earthlight.
V roku 1959 americká armáda začala štúdiu
V roku 1959 John S. Rinehart - vtedajší riaditeľ výskumného laboratória baníctva na banskej škole v Colorade - navrhol lunárnu štruktúru, ktorá by mohla „plávať v stacionárnom oceáne prachu“. Toto bolo reakciou na vtedajšiu populárnu teóriu, podľa ktorej boli oceány regolitu, ktoré boli hlboko na Mesiaci až 1,5 km (jedna míľa).
Tento koncept bol načrtnutý v Rinehartovej štúdii „Základné kritériá pre budovanie Mesiaca“ Denník Britskej medziplanetárnej spoločnosti, kde opísal „plávajúcu základňu“ pozostávajúcu z polvalca s polovičnými kupolami na oboch koncoch a mikrometeoroidového štítu umiestneného nad ním.
V roku 1961, v tom istom roku, v ktorom prezident Kennedy vyhlásil program Apollo, vydali americké letectvo tajnú správu založenú na predchádzajúcom hodnotení lunárnej vojenskej základne americkej armády. Tento projekt, známy ako projekt Lunex, požadoval pristátie posádky na Mesiaci, ktoré by do roku 1968 nakoniec viedlo k podzemnej základni leteckých síl na Mesiaci.
V roku 1962 publikovali John DeNike (programový manažér pre pokročilé programy NASA) a Stanley Zahn (technický riaditeľ štúdií lunárneho podložia v kozmickej divízii spoločnosti Martin) štúdiu s názvom „Lunar Basing“. Ich koncepcia si vyžadovala vytvorenie podpovrchovej základne nachádzajúcej sa v pokojnom mori, ktoré je budúcim miestom vykládky Apollo 11 poslanie.
Podobne ako návrh spoločnosti Clarke, aj táto základňa by sa spoliehala na jadrové reaktory na výkon a na systém filtrácie vzduchu na báze rias. Základňu by tvorilo 30 modulov biotopov rozdelených medzi sedem obytných oblastí, osem prevádzkových oblastí a 15 logistických oblastí. celková základňa by mala veľkosť 1300 m² (14 000 ft²), ktorá by mohla pojať 21 členov posádky.
Počas šesťdesiatych rokov NASA vypracovala viac štúdií, ktoré obhajovali vytvorenie biotopov inšpirovaných misijnou architektúrou programu Apollo (najmä Saturn V rakety a ich deriváty). V týchto plánoch sa počítalo s umiestnením modulov vesmírnej stanice na lunárny povrch a použitím existujúcich návrhov a technológií s cieľom znížiť náklady a zabezpečiť spoľahlivosť.
V roku 1963, počas 13. Zborník z mesačného a planetárneho kolokvia o prieskume, William Sims vypracoval štúdiu s názvom „Architektúra lunárnej základne“. Jeho návrh vyzval na vybudovanie biotopu pod stenou nárazového kráteru s pristávacím poľom v blízkosti kozmickej lode. Prostredie by bolo vysoké tri príbehy
Tieto okná by tiež umožňovali vstup svetla do biotopu a boli by izolované vodnými nádržami na ochranu pred žiarením. Energiu mali poskytovať jadrové reaktory, zatiaľ čo časti biotopu by sa venovali poskytovaniu kancelárskych priestorov, dielní, laboratórií, obytných priestorov a farmy na výrobu čo najväčšieho množstva potravín posádky.
Asi najvplyvnejším návrhom Apollovej éry však bola dvojzväzková „Štúdia syntézy lunárneho základu“, ktorú dokončila v roku 1971 letecká spoločnosť North American Rockwell. Štúdia priniesla koncepčný návrh pre rad lunárnych povrchových základní (LSB), ktoré boli odvodené zo súvisiacej štúdie pre obežnú lunárnu stanicu.
V posledných rokoch viaceré vesmírne agentúry vypracovali návrhy na výstavbu kolónií na Mesiaci. V roku 2006 Japonsko oznámilo plány na mesačnú základňu do roku 2030. Rusko predložilo podobný návrh v roku 2007, ktorý by sa mal postaviť v rokoch 2027-32. V roku 2007 Jim Burke z Medzinárodnej vesmírnej univerzity vo Francúzsku navrhol vytvorenie archy Lunar Noem, aby sa zabezpečilo, že ľudská civilizácia prežije kataklyzmatickú udalosť.
V auguste 2014 sa zástupcovia NASA stretli s vedúcimi predstaviteľmi odvetvia, aby prediskutovali nákladovo efektívne spôsoby budovania lunárnej základne v polárnych oblastiach do roku 2022. V roku 2015 NASA načrtla koncepciu osídlenia na Mesiaci, ktorá by sa spoliehala na robotických pracovníkov (známy ako Trans -Formers) a heliostats na vytvorenie mesačného osídlenia okolo južnej polárnej oblasti Mesiaca.
V roku 2016 šéf ESA Johann-Dietrich Wörner navrhol vytvorenie medzinárodnej dediny na Mesiaci ako nástupcu medzinárodnej vesmírnej stanice. Vytvorenie tejto dediny by sa spoliehalo na rovnaké medziinštitucionálne partnerstvá ako na ISS, ako aj na partnerstvá medzi vládami a súkromnými záujmami.
Výzvy:
Je samozrejmé, že vytvorenie mesačnej kolónie by bolo obrovským záväzkom, pokiaľ ide o čas, zdroje a energiu. Aj keď vývoj opakovane použiteľných rakiet a iných opatrení znižuje náklady na jednotlivé štartovacie lode, odosielanie užitočného zaťaženia na Mesiac je stále veľmi nákladným projektom - najmä tam, kde by sa vyžadovalo viacnásobné vypustenie.
Je tu tiež otázka mnohých prírodných nebezpečenstiev, ktoré vyplývajú zo života na tele ako je Mesiac. Patria sem extrémne teploty, pri ktorých teplota na strane slnka vedie k maximálnym hodnotám 117 ° C (242 ° F), zatiaľ čo temná strana dosahuje minimálnu teplotu -43 ° C (-46 ° F). Väčšina lunárneho povrchu je tiež vystavená nárazom z meteoroidov a mikrometeoroidov.
Mesiac má tiež jemnú atmosféru, je prakticky vákuový. Toto je časť dôvodu, prečo Mesiac prechádza takýmito extrémnymi teplotami a prečo je povrch označený nárazmi (t. J. Nie je atmosféra, v ktorej by mohli meteory horieť). Znamená to tiež, že všetky osady musia byť vzduchotesné, natlakované a izolované proti vonkajšiemu prostrediu.
Nedostatok atmosféry (ako aj magnetosféry) tiež znamená, že povrch je vystavený oveľa väčšiemu ožiareniu, ako je to, na čo sme tu na Zemi zvyknutí. Patria sem slnečné žiarenie, ktoré sa počas slnečnej udalosti zhoršuje, a kozmické žiarenie.
Možné metódy:
Od začiatku kozmického veku bolo predložených niekoľko návrhov, ako a kde by sa dala vybudovať lunárna kolónia. Kde je obzvlášť dôležité, pretože každé urovnanie bude musieť poskytnúť určitý stupeň ochrany pred živlami. Ako sa hovorí, tri najdôležitejšie aspekty v oblasti nehnuteľností sú: „miesto, miesto a miesto.“
Z tohto dôvodu bolo v priebehu rokov predložených niekoľko návrhov na výstavbu lunárnych biotopov v lokalitách, ktoré by umožňovali prirodzenú ochranu a / alebo zadržiavanie. V súčasnosti je najobľúbenejšou z nich povodie južného pólu Aitken Basin, oblasť s obrovským dopadom okolo južnej polárnej oblasti Mesiaca, ktorá je výrazne kráterová.
Jedným z hlavných lákadiel tejto oblasti je skutočnosť, že je trvalo zatienená, čo znamená, že má oveľa stabilnejšie teploty. Viaceré misie okrem toho potvrdili prítomnosť vodného ľadu v regióne, ktorý by sa mohol zozbierať, aby sa všetko vyrobilo z vodíka (alebo
Okrem toho bude každý pokus o kolonizáciu Mesiaca vyžadovať využitie technológií, ako je výroba aditív (tzv. 3D tlač), robotov a telepresencia. Základňu (alebo základne) bude tiež potrebné vyrobiť a dodávať v čo najväčšej možnej miere s využitím miestnych zdrojov, čo je metóda známa ako využívanie zdrojov in situ (ISRU).
NASA a ESA skúmajú tento koncept už mnoho rokov a obe vytvorili svoje vlastné metódy na premenu lunárneho regolitu a iných zdrojov na použiteľné materiály. Napríklad ESA od roku 2013 spolupracuje s architektonickou projekčnou firmou Foster + Partners na návrhu ich Medzinárodnej dediny Moon.
Navrhovaný spôsob stavby tohto základu spočíva v tom, že sa na povrch umiestnia nafukovacie rámy, ktoré by potom boli pokryté betónom vyrobeným z lunárneho regolitu, oxidu horečnatého a väzbovej soli. NASA navrhla podobnú metódu, ktorá vyžaduje robotických pracovníkov, ktorí používajú „spekaný“ regolit na 3D tlačové základne. Toto spočíva v roztavení regolitu bombardovaním mikrovlnami a následným vytlačením ako roztavená keramika.
Medzi ďalšie nápady patrí budovanie biotopov do zeme s hornou úrovňou, ktorá umožňuje prístup na povrch a umožňuje prirodzené svetlo. Existuje dokonca návrh na vybudovanie lunárnych sídiel vo vnútri stabilných lávových trubíc, čo by nebolo
Existuje dokonca návrh na solenoidovú mesačnú základňu, ktorá by poskytla svoje vlastné žiarenie. Túto koncepciu predstavil stavebný inžinier Marco Peroni na fóre a výklade AIAA Space and Astronautics Forum and Exposition v roku 2017 a skladá sa z priehľadných kopulí ohraničených jadrom vysokonapäťových káblov. Tento torus by poskytoval aktívne magnetické tienenie proti žiareniu a umožnil by výstavbu osád kdekoľvek na povrchu.
Veľké množstvo ľadu okolo polárnych oblastí poskytne osadníkom stabilný zdroj vody na pitie, zavlažovanie a môže sa dokonca spracovať na výrobu paliva a priedušného kyslíka. Na zabezpečenie toho, aby bol odpad obmedzený na minimum, bude potrebný prísny režim recyklácie
Tieto kompostovacie toalety by sa mohli kombinovať s lunárnym regolitom na vytvorenie rastúcej pôdy, ktorá by sa potom mohla zavlažovať miestne zozbieranou vodou. Bolo by nevyhnutné vidieť, ako by si lunárny kolonisti museli vypestovať väčšinu svojho vlastného jedla, aby sa znížil počet zásielok, ktoré by bolo potrebné pravidelne zasielať zo Zeme.
Lunárna voda by sa tiež mohla použiť ako zdroj energie, ak sú kolónie vybavené elektrolytickými batériami (kde sú molekuly vody rozdelené na vodík a kyslík a vodík je spálený). Medzi ďalšie zdroje energie môžu patriť slnečné polia, ktoré by sa mohli budovať okolo okrajov kráterov a smerovať energiu do sídiel v nich.
Vesmírna solárna energia by tiež bola schopná poskytnúť dostatok energie pre osídlenia po celej lunárnej krajine. Jadrové reaktory sú ďalšou možnosťou, rovnako ako fúzne (tokamakové) reaktory. Táto posledná možnosť je obzvlášť atraktívna vzhľadom na skutočnosť, že hélium-3 (zdroj energie pre fúzne reaktory) je na mesačnom povrchu hojnejšie ako na Zemi.
Potenciálne výhody:
Aby sme boli spravodliví, založenie kolónie na ktoromkoľvek z nebeských telies v našej slnečnej sústave má nejaké vážne potenciálne výhody. Obzvlášť prospešné by bolo mať kolóniu na najbližšom nebeskom tele na Zemi. Nielenže by sme mohli vykonávať výskum, extrahovať zdroje a využívať výhody nových technológií, pretože základňa na Mesiaci by uľahčila misie a snahy o kolonizáciu na iných planétach a mesiacoch.
Zjednodušene povedané, kolónia na Mesiaci by mohla pôsobiť ako odrazový mostík na Mars, Venuši, Asteroidný pás a ďalej. Vďaka infraštruktúre na povrchu Mesiaca a na obežnej dráhe - ktorá by mohla natankovať a opraviť kozmickú loď smerujúcu ďalej do Slnečnej sústavy - sme mohli oholiť miliardy z nákladov na vesmírne misie.
Toto je jeden z dôvodov, prečo NASA plánuje založenie vesmírnej stanice na obežnej dráhe Mesiaca - Lunar Orbitálna platforma - brána (LOP-G), aka. Lunárna brána, predtým známa ako Deep Space Gateway. Je to tiež jeden z dôvodov, prečo chce ESA vybudovať svoju mesačnú dedinu s medzinárodnými partnermi. Z tohto presného dôvodu uvažujú aj Čína a Rusko o svojej vlastnej povrchovej alebo orbitálnej základni.
Lunárny výskum by bol tiež veľmi lukratívny. Štúdiom účinkov nízkej gravitácie na ľudské telo budú astronauti lepšie pripravení vysporiadať sa s účinkami dlhodobého vesmírneho cestovania, misií na Mars a ďalších telies, kde je nízka g realita. Tieto štúdie by tiež mohli pomôcť pripraviť pôdu pre vytvorenie kolónií na týchto telách.
Ďaleká strana Mesiaca tiež predstavuje vážne príležitosti pre všetky druhy astronómie. Keďže je odvrátená od Zeme, ďaleká strana Mesiaca je bez rádiového rušenia, čo z neho robí najlepšie miesto pre rádioteleskopy. Keďže Mesiac nemá žiadnu atmosféru, súpravy optických ďalekohľadov - napríklad veľmi veľký ďalekohľad ESO (VLT) v Čile - tiež nebudú rušiť.
A potom máte interferometre - ako LIGO a Event Horizon Telescope (EHT), ktoré by dokázali s väčšou účinnosťou vyhľadávať gravitačné vlny a čierne diery. Mohli by sa vykonať aj geologické štúdie, ktoré by odhalili oveľa viac o Mesiaci a vytvorení systému Zem-Mesiac.
Množstvo zdrojov na Mesiaci, ako napríklad hélium-3 a rôzne drahé kovy a kovy vzácnych zemín, by tiež mohlo umožniť exportné hospodárstvo. Tomu by pomohla skutočnosť, že Mesiac má oveľa nižšiu únikovú rýchlosť ako Zem - 2,38 km / s (1,5
Bez lunárneho cestovného ruchu by však samozrejme nebola úplná žiadna lunárna ekonomika. Kolónia na povrchu plus infraštruktúra na obežnej dráhe by viedla k pravidelným návštevám Mesiaca tak nákladovo efektívnym, ako aj rentabilným. Nie je ťažké si predstaviť, že by to mohlo viesť k zavedeniu všetkých druhov voľnočasových aktivít - od letovísk a kasín po múzeá a expedície po celom povrchu.
So správnym záväzkom, pokiaľ ide o zdroje, peniaze a prácu - nehovoriac o niektorých skutočne dobrodružných dušiach! - Môže sa stať, že jedného dňa Selenians (alebo ako ich Heinlein nazýva „Loonies“).
V časopise Space Magazine sme napísali veľa článkov o mesačnej kolonizácii. Tu je plán Paula Spudisa pre udržateľnú a dostupnú lunárnu základňu. Prečo kolonizovať Mesiac ako prvý? Stabilná lávová trubica by mohla poskytnúť potenciálny ľudský biotop na Mesiaci a ESA plánuje vybudovať medzinárodnú dedinu ... na Mesiaci !.
Viac informácií nájdete v našej štvordielnej sérii „Budovanie mesačnej základne“:
- Vybudovanie mesačnej základne: 1. časť - Výzvy a riziká
- Vybudovanie mesačnej základne: Časť 2 - Koncepty biotopu
- Budovanie mesačnej základne: Časť 3 - Konštrukčný návrh
- Budova Moon Base: Časť 4 - Infraštruktúra a doprava
Ak sa chcete pozrieť na to, aký by mohol byť život a práca na Mesiaci, pozrite sa, čo je ťažba Mesiaca? A toto je dôležité! Študenti zisťujú, ako vyrábať pivo na Mesiaci.
Astronómia Cast má tiež niekoľko krásnych epizód na túto tému. Tu je Epizóda 115: Mesiac, 3. časť: Návrat na Mesiac.
zdroj:
- NASA - Zemský mesiac
- NASA - Mesiac na Mars
- NASA - Čo je to Artemis?
- Wikipedia - Kolonizácia Mesiaca
- ESA - Vybudovanie mesačnej základne s 3D tlačou
- PSRD - Ťažba Mesiaca, Marsu a Asteroidov
- PSRD - Kozmochémia a skúmanie ľudí
- NASA - Lunar Base Synthesis Study - roč. Ja a Vol. II
- LPI - Lunárne základy a vesmírne aktivity 21. storočia
- Astronómia - Moon Village: Prvý krok ľudstva k lunárnej kolónii?
