Górnicza ziemia księżycowa i lód mogą być kluczem do przetrwania człowieka na Księżycu

Gdybyś w tym momencie został przetransportowany na Księżyc, na pewno i szybko umarłbyś. To dlatego, że nie ma atmosfery, temperatura powierzchni waha się od prażenia 130 stopni Celsjusza (266 stopni F) do chłodzenia kości minus 170 stopni C (minus 274 stopni F). Jeśli brak powietrza, przerażającego ciepła lub zimna nie zabije cię, wtedy bombardowanie mikrometeorytem lub promieniowanie słoneczne będzie. Pod każdym względem księżyc nie jest miejscem gościnnym.

Jednak jeśli ludzie mają zbadać księżyc i potencjalnie żyć tam pewnego dnia, będziemy musieli nauczyć się radzić sobie z tymi trudnymi warunkami środowiskowymi. Będziemy potrzebować siedlisk, powietrza, żywności i energii, a także paliwa do napędzania rakiet na Ziemię i ewentualnie do innych miejsc. Oznacza to, że będziemy potrzebować zasobów, aby spełnić te wymagania. Możemy albo zabrać je ze sobą z Ziemi - kosztowna propozycja - albo będziemy musieli skorzystać z zasobów na samym Księżycu. I tu pojawia się idea „wykorzystania zasobów in situ” lub ISRU.

Zobacz także: Internet zakochał się w nowym wideo NASA

U podstaw wysiłków mających na celu wykorzystanie materiałów księżycowych leży chęć ustanowienia tymczasowych lub nawet stałych osiedli ludzkich na Księżycu - i są to liczne korzyści. Na przykład księżycowe bazy lub kolonie mogą zapewnić nieocenione szkolenie i przygotowanie do misji w odległych miejscach, w tym na Marsie. Rozwój i wykorzystanie zasobów księżycowych prawdopodobnie doprowadzi do ogromnej liczby innowacyjnych i egzotycznych technologii, które mogą być przydatne na Ziemi, jak miało to miejsce w przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Jako geolog planetarny jestem zafascynowany tym, jak powstały inne światy i jakich lekcji możemy się nauczyć o formowaniu i ewolucji naszej własnej planety. A ponieważ pewnego dnia mam nadzieję osobiście odwiedzić księżyc, szczególnie interesuje mnie, w jaki sposób możemy wykorzystać zasoby, aby eksploracja Układu Słonecznego była jak najbardziej ekonomiczna.

Wykorzystanie zasobów in situ

ISRU brzmi jak science fiction i na razie w dużej mierze tak jest. Koncepcja ta polega na identyfikowaniu, wydobywaniu i przetwarzaniu materiału z powierzchni księżyca i wnętrza oraz przekształcaniu go w coś użytecznego: tlen do oddychania, elektryczność, materiały budowlane, a nawet paliwo rakietowe.

Wiele krajów wyraziło ponowną chęć powrotu na Księżyc. NASA ma wiele takich planów, w styczniu Chiny wylądowały łazikiem na odległej stronie Księżyca i mają tam aktywny łazik, a wiele innych krajów ma na uwadze misje księżycowe. Konieczność używania materiałów już obecnych na Księżycu staje się coraz bardziej nagląca.

Przewidywanie życia księżycowego jest motorem pracy inżynieryjnej i eksperymentalnej w celu określenia, jak efektywnie wykorzystywać materiały księżycowe do wspierania ludzkich poszukiwań. Na przykład Europejska Agencja Kosmiczna planuje wylądować statek kosmiczny na południowym biegunie Księżyca w 2022 r., Aby wiercić pod powierzchnią w poszukiwaniu lodu wodnego i innych chemikaliów. Ten statek będzie wyposażony w instrument badawczy przeznaczony do pozyskiwania wody z księżycowej gleby lub regolitu.

Dyskutowano nawet o ostatecznym wydobyciu i sprowadzeniu na Ziemię helu-3 zamkniętego w regolicie księżycowym. Hel-3 (nieradioaktywny izotop helu) może być wykorzystany jako paliwo w reaktorach termojądrowych, aby wytworzyć ogromne ilości energii przy bardzo niskich kosztach środowiskowych - chociaż synteza jądrowa jako źródło energii nie została jeszcze wykazana, a objętość ekstrahowalna hel-3 jest nieznany. Niemniej jednak, mimo że prawdziwe koszty i korzyści księżycowego ISRU pozostają widoczne, nie ma powodu, by sądzić, że znaczne zainteresowanie wydobyciem księżyca nie będzie kontynuowane.

Warto zauważyć, że księżyc może nie być szczególnie odpowiednim miejscem do wydobywania innych wartościowych metali, takich jak złoto, platyna lub pierwiastki ziem rzadkich. Wynika to z procesu różnicowania, w którym stosunkowo ciężkie materiały toną i lżejsze materiały podnoszą się, gdy ciało planetarne jest częściowo lub prawie całkowicie stopione.

Zasadniczo dzieje się tak, jeśli potrząśniesz probówką wypełnioną piaskiem i wodą. Najpierw wszystko miesza się ze sobą, ale piasek ostatecznie oddziela się od cieczy i opada na dno rury. I tak jak w przypadku Ziemi, większość zasobów księżyca ciężkich i wartościowych metali jest prawdopodobnie głęboko w płaszczu, a nawet w rdzeniu, gdzie zasadniczo nie można uzyskać do nich dostępu. Rzeczywiście, to dlatego, że drobne ciała, takie jak asteroidy, zasadniczo nie ulegają różnicowaniu, ponieważ są tak obiecującymi celami w poszukiwaniu i wydobywaniu minerałów.

Formacja Księżycowa

Istotnie, księżyc zajmuje szczególne miejsce w nauce planetarnej, ponieważ jest jedynym innym ciałem w Układzie Słonecznym, gdzie ludzie postawili stopę. Program NASA Apollo w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych przyniósł w sumie 12 astronautów chodzących, odbijających się i poruszających po powierzchni. Próbki skał, które przywieźli i eksperymenty, które tam zostawili, umożliwiły lepsze zrozumienie nie tylko naszego księżyca, ale także tego, jak generują się planety w ogóle, niż byłoby to możliwe w innym przypadku.

Z tych misji i innych w ciągu następnych dziesięcioleci naukowcy nauczyli się wiele o księżycu. Zamiast wyrastać z chmury pyłu i lodu, tak jak robiły to planety w Układzie Słonecznym, odkryliśmy, że nasz najbliższy sąsiad jest prawdopodobnie wynikiem olbrzymiego uderzenia proto-Ziemi i obiektu wielkości Marsa. Ta kolizja wyrzuciła ogromną ilość gruzu, z których niektóre później zlały się w księżyc. Z analiz próbek księżycowych, zaawansowanego modelowania komputerowego i porównań z innymi planetami w Układzie Słonecznym, nauczyliśmy się wielu innych rzeczy, że kolosalne uderzenia mogą być regułą, a nie wyjątkiem we wczesnych dniach tego i innych systemów planetarnych.

Przeprowadzenie badań naukowych nad księżycem spowodowałoby dramatyczny wzrost naszej wiedzy o tym, jak powstał nasz naturalny satelita i jakie procesy działają na powierzchni i wewnątrz niej, aby wyglądał tak, jak wygląda.

Nadchodzące dziesięciolecia zapowiadają nową erę eksploracji Księżyca, w której ludzie żyją tam przez dłuższy czas, dzięki wydobyciu i wykorzystaniu naturalnych zasobów księżyca. Dzięki stałemu, zdecydowanemu wysiłkowi księżyc może stać się nie tylko domem dla przyszłych odkrywców, ale także doskonałym kamieniem milowym, z którego możemy zrobić kolejny gigantyczny skok.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Paula K. Byrne. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.