ČO JE MESAČNá ŤAŽBA?

Send

Odkedy sme začali vysielať posádky na Mesiac, ľudia snívali o tom, kedy by sme ho jedného dňa mohli kolonizovať. Len si predstavte, osídlenie na lunárnom povrchu, kde sa každý neustále cíti len asi 15% tak ťažký ako tu na Zemi. A vo svojom voľnom čase, kolonisti si môžu robiť najrôznejšie výskumné výpravy po povrchu v lunárnych roveroch. Musím priznať, že to znie zábavne!

Nedávno bola navrhnutá myšlienka prieskumu a ťažby na Mesiaci. Dôvodom je čiastočne obnovený prieskum vesmíru, ale aj nárast súkromných leteckých spoločností a priemyslu NewSpace. Pri misiách na Mesiac v nasledujúcich rokoch a desaťročiach sa zdá byť logické uvažovať o tom, ako by sme tam mohli založiť ťažobný priemysel a ďalšie priemyselné odvetvia?

Navrhované metódy:

Bolo predložených niekoľko návrhov na založenie banských operácií na Mesiaci; pôvodne vesmírnymi agentúrami ako NASA, ale nedávno súkromnými záujmami. Mnohé z prvých návrhov sa odohrali v 50. rokoch 20. storočia v reakcii na vesmírny závod, ktorý videl lunárnu kolóniu ako logický výsledok lunárneho prieskumu.

Napríklad v roku 1954 Arthur C. Clarke navrhol lunárnu základňu, kde boli nafukovacie moduly zakryté v lunárnom prachu na izoláciu a komunikáciu zabezpečoval nafukovací rádiový stožiar. A v roku 1959 John S. Rinehart - riaditeľ Laboratórneho prieskumu baníctva na banskej škole v Colorade - navrhol rúrkovú základňu, ktorá by „plávala“ po povrchu.

Odvtedy NASA, americké armády a letectvo a ďalšie vesmírne agentúry vydali návrhy na vytvorenie mesačného osídlenia. Vo všetkých prípadoch tieto plány obsahovali príspevky na využívanie zdrojov, aby bola základňa čo naj sebestačnejšia. Tieto plány však predchádzali programu Apollo a po jeho ukončení sa z veľkej časti opustili. Podrobné návrhy boli predložené iba v posledných niekoľkých desaťročiach.

Napríklad počas Bushovej administratívy (2001-2009) NASA priniesla možnosť vytvorenia „lunárnej základne“. V súlade s ich víziou pre vesmírny prieskum (2004) sa v pláne požadovala výstavba základne na Mesiaci v rokoch 2019 až 2024. Jedným z kľúčových aspektov tohto plánu bolo použitie techník ISRU na výrobu kyslíka z okolitého regolitu.

Tieto plány zrušila Obamova administratíva a nahradili sa plánom pre misiu Mars Direct (známu ako „Cesta NASA na NASA“). Počas workshopu v roku 2014 sa však zástupcovia NASA stretli s Harvardským genetikom Georgeom Churchom, Peterom Diamandisom z Nadácie X Prize a ďalšími odborníkmi, aby prediskutovali nízkonákladové možnosti návratu na Mesiac.

Seminárne práce, ktoré boli uverejnené v osobitnom čísle časopisu Nový priestor, opíšte, ako by bolo možné postaviť osadu na Mesiaci do roku 2022 za pouhých 10 miliárd USD. Podľa ich článkov by nízka cena základne bola možná vďaka rozvoju kozmického podnikania, vzniku odvetvia NewSpace, 3D tlači, autonómnym robotom a iným nedávno vyvinutým technológiám.

V decembri 2015 sa v Európskom stredisku pre výskum a technológiu vesmíru konalo medzinárodné sympózium s názvom „Mesiac 2020 - 2030 - nová éra koordinovaného výskumu ľudí a robotov“. V tom čase vyjadril nový generálny riaditeľ ESA (Jan Woerner) túžbu agentúry vytvoriť medzinárodnú lunárnu základňu pomocou robotických pracovníkov, techník 3D tlače a využívania zdrojov na mieste.

V roku 2010 NASA zriadila súťaž robotických ťažieb, každoročnú súťaž založenú na motívoch, v ktorej študenti vysokých škôl navrhujú a stavajú roboty na navigáciu v simulovanom marťanskom prostredí. Jedným z najdôležitejších aspektov súťaže je vytváranie robotov, ktoré sa môžu spoľahnúť na ISRU, aby z miestnych zdrojov urobili použiteľné materiály. Vytvorené aplikácie sa pravdepodobne budú používať aj pri budúcich mesačných misiách.

Ostatné vesmírne agentúry majú v nasledujúcich desaťročiach tiež plány na mesačné základne. Ruská vesmírna agentúra (Roscosmos) vydala plány na vybudovanie lunárnej základne do roku 2020 a Čínska národná vesmírna agentúra (CNSA) navrhla vybudovať takúto základňu v podobnom časovom rámci, vďaka úspechu jej programu Chang´s.

A priemysel NewSpace tiež vyrába niektoré zaujímavé návrhy neskoro. V roku 2010 sa skupina podnikateľov zo Silicon Valley spojila, aby vytvorila súkromnú spoločnosť Moon Express, ktorá plánuje ponúkať komerčné lunárne robotické dopravné a dátové služby, ako aj dlhodobý cieľ ťažby Mesiaca. V decembri 2015 sa stali prvou spoločnosťou súťažiacou o cenu Lunar X Prize, ktorá postavila a otestovala robotického pristávača - MX-1.

V roku 2010 bola spustená spoločnosť Arkyd Astronautics (premenovaná na Planetárne zdroje v roku 2012) s cieľom vyvinúť a nasadiť technológie na ťažbu asteroidov. V roku 2013 bola založená spoločnosť Deep Space Industries s rovnakým cieľom. Aj keď sa tieto spoločnosti zameriavajú prevažne na asteroidy, odvolanie je takmer rovnaké ako lunárna ťažba - ktorá rozširuje základňu ľudských zdrojov za Zem.

Zdroje:

Na základe štúdie lunárnych hornín, ktoré priniesli misie Apollo, vedci zistili, že lunárny povrch je bohatý na minerály. Ich celkové zloženie závisí od toho, či horniny pochádzajú z mesačného maria (veľké, tmavé, čadičové planiny tvorené z mesačných erupcií) alebo z lunárnych vrchov.

Horniny získané z lunárneho maria vykazovali veľké stopy kovov, so 14,9% oxidu hlinitého (Al2O3), 11,8% oxidu vápenatého (vápno), 14,1% oxidu železa, 9,2% oxidu horečnatého (MgO), 3,9% oxidu titaničitého (Ti02) a 0,6% sodíka oxid (Na20). Tie, ktoré sa získali z lunárnych pahorkatín, majú podobné zloženie s 24,0% aluminy, 15,9% vápna, 5,9% oxidu železa, 7,5% magnézie a 0,6% oxidu titaničitého a oxidu sodného.

Tieto rovnaké štúdie ukázali, že lunárne horniny obsahujú veľké množstvo kyslíka, prevažne vo forme oxidovaných minerálov. Uskutočnili sa experimenty, ktoré ukázali, ako by sa tento kyslík mohol extrahovať, aby poskytol astronautom priedušný vzduch a ktorý by sa mohol použiť na výrobu vody a dokonca aj raketového paliva.

Mesiac má tiež koncentrácie vzácnych zemín (REM), ktoré sú atraktívne z dvoch dôvodov. Na jednej strane sa REM stávajú čoraz dôležitejšou pre globálnu ekonomiku, pretože sa často používajú v elektronických zariadeniach. Na druhej strane Čína kontroluje 90% súčasných rezerv REM; takže niektorí považujú stabilný prístup k vonkajšiemu zdroju za záležitosť národnej bezpečnosti.

Podobne, Mesiac má značné množstvo vody obsiahnuté v jeho lunárnom regolite a v trvalo zatienených oblastiach v jeho severných a južných polárnych oblastiach. Táto voda by bola tiež cenná ako zdroj raketového paliva, nehovoriac o pitnej vode pre astronautov.

Okrem toho lunárne horniny odhalili, že vnútro Mesiaca môže obsahovať aj významné zdroje vody. A zo vzoriek mesačnej pôdy sa počíta, že adsorbovaná voda by mohla existovať pri stopových koncentráciách 10 až 1 000 dielov na milión. Spočiatku to však bolo tak, že koncentrácia vody v mesačných horninách bola dôsledkom kontaminácie.

Odvtedy však viaceré misie nielen našli vzorky vody na lunárnom povrchu, ale odhalili dôkazy o tom, odkiaľ pochádzajú. Prvou bola India Chandrayaan-1 misia, ktorá poslala nárazovú hlavicu na lunárny povrch 18. novembra 2008. Počas svojho 25-minútového zostupu našiel prieskumník výšky v Chandre v Altitudinal Composition Explorer (CHACE) dôkaz vody v tenkej atmosfére Mesiaca.

V marci 2010 bol prístroj Mini-RF na palube Chandrayaan-1 objavili viac ako 40 trvalo zatemnených kráterov v blízkosti severného pólu Mesiaca, o ktorých sa predpokladá, že budú obsahovať až 600 miliónov metrických ton (661,387 miliónov amerických ton) vody.

V novembri 2009 urobila kozmická sonda NASA LCROSS podobné nálezy okolo južnej polárnej oblasti, ako nárazové teleso poslala na povrch vyhodený materiál, ktorý obsahoval kryštalickú vodu. V roku 2012 prieskumy, ktoré uskutočnil lunárny prieskumný orbiter (LRO), odhalili, že ľad tvorí až 22% materiálu na dne kráteru Shakleton (ktorý sa nachádza v južnej polárnej oblasti).

Predpokladá sa, že všetka táto voda bola dodávaná kombináciou mechanizmov. Jednako, pravidelné bombardovanie vodnými kométami, asteroidmi a meteoroidmi v geologických časových harmonogramoch ich mohlo uložiť veľa. Tvrdilo sa tiež, že sa vyrába na miestnej úrovni vodíkovými iónmi slnečného vetra kombináciou s minerálmi obsahujúcimi kyslík.

Ale asi najcennejšou komoditou na povrchu Mesiaca môže byť hélium-3. Hélium-3 je atóm emitovaný Slnkom vo veľkých množstvách a je vedľajším produktom fúznych reakcií, ktoré prebiehajú vo vnútri. Hoci dnes existuje len malý dopyt po héliu-3, fyzici si myslia, že budú slúžiť ako ideálne palivo pre fúzne reaktory.

Slnečný slnečný vietor prenáša hélium-3 od Slnka a von do vesmíru - prípadne úplne mimo Slnečnej sústavy. Častice hélia-3 však môžu naraziť do predmetov, ktoré sa im bránia, ako je napríklad Mesiac. Vedci tu na Zemi nenašli žiadne zdroje hélia-3, zdá sa však, že je na Mesiaci v obrovskom množstve.

Výhody:

Z komerčného a vedeckého hľadiska existuje niekoľko dôvodov, prečo by ťažba Mesiaca bola prospešná pre ľudstvo. Pre začiatočníkov by bolo absolútne nevyhnutné, aby všetky plány na vybudovanie osady na Mesiaci boli, pretože využitie zdrojov in situ (ISRU) by bolo oveľa nákladovo efektívnejšie ako preprava materiálov zo Zeme.

Taktiež sa predpokladá, že navrhované úsilie o prieskum vesmíru pre 21. storočie bude vyžadovať veľké množstvo materiálu. To, čo sa ťaží na Mesiaci, by sa vypustilo do vesmíru za zlomok ceny toho, čo sa tu ťaží na Zemi, kvôli oveľa nižšej gravitácii a únikovej rýchlosti Mesiaca.

Mesiac má okrem toho množstvo surovín, na ktoré sa ľudstvo spolieha. Rovnako ako Zem, je zložená zo silikátových hornín a kovov, ktoré sa rozlišujú medzi geochemicky odlišnými vrstvami. Pozostávajú z vnútorného jadra bohatého na železo a tekutého vonkajšieho jadra bohatého na železo, čiastočne roztavenej medznej vrstvy a pevného plášťa a kôry.

Okrem toho sa už nejaký čas uznalo, že lunárna základňa - ktorá by zahŕňala operácie s prostriedkami - by bola prínosom pre misie ďalej do slnečnej sústavy. Pokiaľ ide o misie smerujúce na Mars v nasledujúcich desaťročiach, vonkajšiu slnečnú sústavu alebo dokonca Venušu a ortuť, schopnosť obnoviť zásobu z mesačnej základne by drasticky znížila náklady na jednotlivé misie.

Výzvy:

Perspektíva založenia banských záujmov na Mesiaci samozrejme predstavuje vážne problémy. Napríklad akákoľvek základňa na Mesiaci by musela byť chránená pred povrchovými teplotami, ktoré sa pohybujú od veľmi nízkych po vysoké - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) až 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F). - v rovníku a priemerne 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) v polárnych oblastiach.

Problémom je aj ožiarenie. Kvôli extrémne tenkej atmosfére a nedostatku magnetického poľa, lunárny povrch zažije polovicu toho žiarenia ako objekt v medziplanetárnom priestore. To znamená, že astronauti a / alebo lunárni pracovníci by boli vystavení vysokému riziku vystavenia kozmickým lúčom, protónom zo slnečného vetra a žiareniu spôsobenému slnečnými erupciami.

Potom je tu Mesiacový prach, čo je veľmi abrazívna sklovitá látka, ktorá sa vytvorila miliardami rokov mikrometeoritových nárazov na povrch. Kvôli neprítomnosti poveternostných podmienok a erózii je mesačný prach neobohacený a môže spôsobovať strojom katastrofu a predstavuje zdravotné riziko. Najhoršie zo všetkého je, že sa drží všetkého, na čo sa dotýka, a bolo to pre posádky Apollo hlavnou nepríjemnosťou!

Aj keď je nižšia hmotnosť príťažlivá z hľadiska uvedenia na trh, nie je jasné, aké budú mať dlhodobé účinky na zdravie ľudí. Ako opakovaný výskum ukázal, vystavenie nulovej gravitácii v priebehu mesačných období spôsobuje svalovú degeneráciu a stratu kostnej denzity, ako aj zníženú funkciu orgánov a znížený imunitný systém.

Okrem toho existujú potenciálne právne prekážky, ktoré by mohla predstavovať mesačná ťažba. Dôvodom je „Zmluva o zásadách upravujúcich činnosť štátov pri výskume a využívaní vesmíru, vrátane Mesiaca a iných nebeských telies“ - inak známa ako „Zmluva o vesmíre“. V súlade s touto zmluvou, na ktorú dohliada Úrad OSN pre vesmírne záležitosti, nemá žiadny štát povolené vlastniť pôdu na Mesiaci.

A aj keď existuje veľa špekulácií o „medzere“, ktorá výslovne nezakazuje súkromné vlastníctvo, v tejto veci neexistuje právny konsenzus. Keďže sa vyhľadávanie a ťažba na Mesiaci čoraz viac stávajú možnosťou, bude sa musieť vypracovať právny rámec, ktorý zabezpečí, že všetko bude na vzostupe.

Aj keď by to mohlo byť ďaleko, nie je neprimerané myslieť si, že jedného dňa by sme mohli ťažiť Mesiac. A keďže sa bohaté zásoby kovov (vrátane REM) stávajú súčasťou našej ekonomiky, mohli by sme sa pozerať na budúcnosť charakterizovanú nedostatkom!

Napísali sme veľa článkov o ťažbe a kolonizácii Mesiaca tu v časopise Space Magazine. Tu sú Kto boli prví muži na Mesiaci ?, Aké boli prvé lunárne pristátia ?, Koľko ľudí kráčalo po mesiaci? Môžete si kúpiť pozemok na Mesiaci? Mesiac alebo asteroid?

Ak chcete získať ďalšie informácie, nezabudnite sa pozrieť na túto infographic o Mesačnej ťažbe z laboratória Jet Propulsion Laboratory agentúry NASA.

Astronomy Cast má na túto tému niekoľko zaujímavých epizód. Počúvajte tu - epizóda 17: Odkiaľ prišiel mesiac? a epizóda 113: Mesiac - I. časť

zdroj: