JAK KOLONIZUJEME MĚSíC?

Send

Vítejte zpět v naší sérii o kolonizaci sluneční soustavy! Dnes se podíváme na nejbližší nebeské sousedy na Zemi. Správně, podíváme se na Měsíc!

Je pravděpodobné, že jsme o tom všichni v našich životech slyšeli více než jednou, a dokonce na toto téma máme nějaké vlastní myšlenky. Ale pro vesmírné agentury po celém světě, futuristy a soukromé letecké společnosti není myšlenka kolonizace Měsíce otázkou „jestli“, ale „kdy“ a „jak“. Pro některé je ustavení stálé lidské přítomnosti na Měsíci věcí osudu, zatímco pro jiné je to otázka přežití.

Není divu, že plány na založení lidského osídlení předcházejí Měsíční přistání i Vesmírná rasa. V posledních několika desetiletích bylo mnoho z těchto planet oprášeno a aktualizováno díky plánům obnovené éry lunárního průzkumu. Co by tedy vyžadovalo vytvoření stálé lidské přítomnosti na Měsíci, kdy by se to mohlo stát, a jsme na tuto výzvu?

Ještě předtím, než byly předloženy návrhy na lunární kolonie, byla myšlenka lidstva žijícího na Měsíci rozsáhle prozkoumána v beletrii, přičemž příklady sahaly více než století. Kromě toho až na počátku 20. století docházelo k značným spekulacím, že Měsíc může být již obýván domorodými životními formami (podobně jako to, co se věřilo o Marsu).

Příklady ve fikci:

Mezi čtyřicátými a šedesátými léty napsal autor sci-fi Robert A. Heinlein rozsáhlou knihu o prvních cestách a eventuální kolonizaci Měsíce. Jednalo se o několik povídek ze čtyřicátých let, které popisují, jaký by byl život v osadách „Luna“ (jméno, které Heinlein běžně používá k popisu kolonizovaného Měsíce).

V roce 1966 vydal Heinlein román Hugo Award, Měsíc je drsná milenka, který vypráví příběh potomků měsíční vězeňské kolonie bojující za nezávislost na Zemi. Tento příběh získal široké uznání za způsob, jakým kombinoval politický komentář s otázkami, jako je průzkum vesmíru, udržitelnost a umělá inteligence. To bylo také v této práci, že Heinlein razil termín “TANSTAAFL” - zkratka pro “tam není žádná taková věc jako volný oběd”.

V roce 1985 Heinlein propuštěn Kočka, která chodí po zdech, kde se velká část knihy odehrává na Free Luna poté, co vyhrála svůj boj za nezávislost, a zahrnuje postavy z některých jeho předchozích děl.

Lunární kolonizaci prozkoumal také beletrie pozdní a velký Arthur C. Clarke. To zahrnovalo povídku Earthlight (1955), kde se osada na Měsíci ocitla chycená uprostřed války mezi Zemí a spojenectvím mezi Marsem a Venuší. Poté následoval Pád moondustu (1961), která obsahuje měsíční loď plnou turistů, která se potápí do Moondustova moře.

V roce 1968 Clarke spolupracoval s režisérem Stanleym Kubrickem při tvorbě sci-fi filmu 2001: Space Odyssey, kde se část pozemku odehrává v americké lunární kolonii, která je umístěna do karantény poté, co se poblíž nachází objekt cizího původu. Clarke o tom rozpracoval v nové verzi, která byla vydána téhož roku. Měsíční kolonie je také zmíněna v románu Clarke's Nebula a Hugo Award Rendezvous s Rámou (1973).

Mezi její sci-fi skvělou Ursulu K. Le Guinovou je ve svém románu z roku 1971 zařazena také lunární kolonie Soustruh nebes, který získal Locus Award za nejlepší román v roce 1972 a byl dvakrát adaptován do filmu (1980 a 2002). V alternativní realitě jsou měsíční základny zřízeny v roce 2002 a poté napadeny nepřátelským cizím druhem z Aldebaran (kteří jsou v jiné realitě benigní).

V roce 1973, pozdní a velký Isaac Asimov vydal román Sami bohové, kde se třetí sekce odehrává v měsíční osadě počátkem 22. století.Šílenci (1988) Kim Stanley Robinson (autor knihy Červený Mars trilogie, 2312 a Aurora) centra skupiny zotročených horníků, kteří byli nuceni pracovat pod lunárním povrchem, zahájili povstání.

Krátký příběh „Byrd Land Six“ od Alastair Reynolds z roku 1995 uvádí zmínku o kolonii Měsíce s ekonomikou soustředěnou kolem těžby helia-3. V roce 1998 Ben Bova propuštěn Východ slunce a Moonwar, dva romány, které se soustředily na lunární základnu založenou americkou korporací a která se nakonec vzbouřila proti Zemi. Jsou součástí jeho série „Grand Tour“, které se společně zabývají kolonizací sluneční soustavy.

V roce 2017, Andy Weir (autor Marťan) uvolněno Artemis, román zasazený do měsíčního města, jehož ekonomika je postavena na lunárním cestovním ruchu. Značná pozornost je věnována detailům každodenního života na Měsíci, které zahrnují popisy jaderné elektrárny, hutě hliníku a zařízení na výrobu kyslíku.

Návrhy:

Nejdříve zaznamenaný příklad lidí žijících na Měsíci byl vyroben v 17. století biskupem Johnem Wilkinsem. V jeho Diskuse o novém světě a další planetě (1638), předpověděl, že lidé se jednoho dne naučí zvládnout let a založit měsíční kolonii. Podrobné a vědecky podložené návrhy by však nepřinesly teprve 20. století.

V roce 1901 napsal H.G. Wells První muži na Měsíci, který vypráví příběh původních lunárních obyvatel (Selenites) a zahrnuje prvky skutečné vědy. V roce 1920 napsal Konstantin Tsiolkovsky (mnozí ho nazývají „otcem astronautiky a rocketrie“). Mimo Zemi. Tento román vypráví příběh lidí kolonizovat sluneční soustavu a podrobně popisuje, jaký by byl život ve vesmíru.

S počátkem vesmírného závodu v 50. letech 20. století vědci, inženýři a architekti navrhli řadu konceptů a návrhů. V roce 1954 Arthur C. Clarke navrhl vytvoření lunární základny sestávající z nafukovacích modulů pokrytých lunárním prachem pro izolaci. Komunikace by byla udržována s astronauty v terénu pomocí nafukovacího rádiového stožáru.

Postupem času by byla postavena větší, stálá kupole, která by se spoléhala na čistič vzduchu na bázi řas, jaderný reaktor pro energii a elektromagnetické děla, aby vypouštěly náklad a palivo do lodí ve vesmíru. Clarke by tento návrh prozkoumal svou povídkou z roku 1955 Earthlight.

V roce 1959 zahájila americká armáda studii známý jako Projekt Horizon, plán založení pevnosti na Měsíci do roku 1967. Plán předpokládal první přistání provedené dvěma „vojáky-astronauty“ v roce 1965, následované stavebními dělníky a nákladem dodávaným pomocí iterací Saturn I. raketa krátce nato.

V roce 1959 navrhl John S. Rinehart - tehdejší ředitel Báňské výzkumné laboratoře na Colorado School of Mines - lunární strukturu, která by mohla „plavat ve stacionárním oceánu prachu“. Toto bylo v reakci na tehdy populární teorii, že existují oceány regolitu, které byly na Měsíci až 1,5 km (jedna míle).

Tento koncept byl nastíněn v Rinehartově studii „Základní kritéria pro budování Měsíce“ Žurnál britské meziplanetární společnosti, kde popsal „plovoucí základnu“ skládající se z půlválce s poloklenem na obou koncích a mikrometeoroidového štítu umístěného nad ním.

V roce 1961, téhož roku, kdy prezident Kennedy ohlásil program Apollo, americké letectvo vydalo tajnou zprávu založenou na předchozím posouzení lunární vojenské základny provedené americkou armádou. Plán, známý jako projekt Lunex, požadoval přistání posádky na lunárním letu, které by do roku 1968 nakonec vedlo k podzemní základně letectva na Měsíci.

V roce 1962 publikovali John DeNike (programový manažer pro pokročilé programy NASA) a Stanley Zahn (technický ředitel Lunar Basing Studies v kosmické divizi Martinské společnosti) studii nazvanou „Lunar Basing“. Jejich koncept požadoval vytvoření podpovrchové základny umístěné u moře klidu, budoucího místa vykládky Apollo 11 mise.

Stejně jako Clarkeho návrh, i tato základna by se spoléhala na jaderné reaktory, pokud jde o energii, a na filtraci vzduchu na bázi řas. Základnu by tvořilo 30 modulů stanovišť rozdělených mezi sedm obytných oblastí, osm provozních oblastí a 15 logistických oblastí. celková základna měří velikost 1300 m² (14 000 ft²), která pojme 21 členů posádky.

Během šedesátých let vytvořila NASA několik studií, které obhajovaly vytvoření stanovišť inspirovaných misijní architekturou programu Apollo (zejména Saturn V raketa a její deriváty). Tyto plány předpokládaly umístění modulů vesmírných stanic na měsíční povrch a používání stávajících návrhů a technologií, aby se snížily náklady a zajistila spolehlivost.

V roce 1963, během 13. Sborník z lunárního a planetárního průzkumného kolokvia, William Sims vypracoval studii s názvem „Architektura lunární základny“. Jeho návrh požadoval vybudování stanoviště pod zdí nárazového kráteru s přistávacím polem poblíž kosmické lodi. Prostředí by bylo tři příběhy vysoké s nahorustrhladina poskytuje pohled na povrch okny.

Tato okna by také umožnila vstup světla do stanoviště a byla by izolována vodními nádržemi pro radiační ochranu. Energie měla být poskytována jadernými reaktory, zatímco části biotopu by byly věnovány poskytování kancelářských prostor, dílen, laboratoří, obytných prostor a farmy k produkci co největšího množství jídla posádky.

Asi nejvlivnějším návrhem éry Apolla však byla dvoustupňová „Lunar Base Synthesis Study“, dokončená v roce 1971 leteckou společností North American Rockwell. Studie vytvořila koncepční návrh pro řadu lunárních povrchových základen (LSB), které byly odvozeny ze související studie pro obíhající lunární stanici.

V posledních letech má více kosmických agentur návrhy na budování kolonií na Měsíci. V roce 2006 Japonsko oznámilo plány na měsíční základnu do roku 2030. Rusko učinilo podobný návrh v roce 2007, který by měl být postaven v letech 2027-32. V roce 2007 Jim Burke z Mezinárodní vesmírné univerzity ve Francii navrhl vytvoření archy Lunar Noemovy archy, která zajistí, aby lidská civilizace přežila kataklyzmatickou událost.

V srpnu 2014 se zástupci NASA setkali s předními představiteli odvětví, aby diskutovali o nákladově efektivních způsobech budování lunární základny v polárních oblastech do roku 2022. V roce 2015 NASA nastínila koncept lunárního vypořádání, který by se spoléhal na robotické pracovníky (známé jako Trans -Formers) a heliostats k vytvoření měsíční osady kolem jižní polární oblasti Měsíce.

V roce 2016 šéf ESA Johann-Dietrich Wörner navrhl vytvoření mezinárodní vesnice na Měsíci jako nástupce mezinárodní vesmírné stanice. Vytvoření této vesnice by se spoléhalo na stejná meziagenturní partnerství jako na ISS, jakož i na partnerství mezi vládami a soukromými zájmy.

Výzvy:

Je samozřejmé, že vytvoření měsíční kolonie by bylo obrovským závazkem, pokud jde o čas, zdroje a energii. I když vývoj opakovaně použitelných raket a dalších opatření snižuje náklady na jednotlivé odpaly, zasílání užitečných nákladů na Měsíc je stále velmi nákladným projektem - zejména tam, kde by bylo zapotřebí více těžkých vypouštění.

Je zde také otázka mnoha přírodních rizik, která vyplývají ze života na těle, jako je Měsíc. Patří mezi ně extrémní teplota, kde strana směřující ke slunci zažívá maxima 117 ° C (242 ° F), zatímco temná strana dosahuje minima -43 ° C (-46 ° F). Většina povrchu Měsíce je také vystavena nárazům meteoroidů a mikrometeoroidů.

Měsíc má také jemnou atmosféru, je prakticky vakuum. To je část důvodu, proč Měsíc prochází takovými extrémními teplotami a proč je povrch ovlivněn dopady (tj. Není tam žádná atmosféra, v níž by meteory hořely). To také znamená, že všechna sídla budou muset být vzduchotěsná, natlakovaná a izolovaná proti vnějšímu prostředí.

Nedostatek atmosféry (stejně jako magnetosféry) také znamená, že povrch je vystaven mnohem většímu záření, než na co jsme zvyklí zde na Zemi. To zahrnuje sluneční záření, které se během sluneční události zhoršuje, a kosmické paprsky.

Možné metody:

Od začátku kosmického věku bylo podáno několik návrhů, jak a kde by mohla být vytvořena měsíční kolonie. Kde je obzvláště důležité, protože každé urovnání bude muset poskytnout určitý stupeň ochrany před živly. Jak se říká, tři nejdůležitější úvahy v oblasti nemovitostí jsou: „umístění, umístění a umístění.“

Z tohoto důvodu bylo v průběhu let předloženo několik návrhů na výstavbu měsíčních stanovišť v místech, která by umožňovala přirozenou ochranu a / nebo zadržování. V současné době je nejoblíbenější z nich Aitkenská pánev na jihu, oblast s velkým dopadem kolem jižní polární oblasti Měsíce, která je silně kráterová.

Jedním z hlavních lákadel této oblasti je skutečnost, že je trvale zastíněna, což znamená, že zažívá mnohem stabilnější teploty. Kromě toho několik misí potvrdilo přítomnost vodního ledu v oblasti, která by mohla být sklizena, aby se všechno vyrobilo z vodíku (nebo hydrazen) palivo a kyslík do pitné a zavlažovací vody.

Kromě toho bude jakýkoli pokus o kolonizaci Měsíce vyžadovat využití technologií, jako je výroba aditiv (aka. 3D tisk), robotičtí pracovníci a telepresence. Základnu (nebo báze) bude také třeba vyrábět a dodávat v co největší míře pomocí místních zdrojů, což je metoda známá jako využití zdrojů in situ (ISRU).

NASA a ESA zkoumají tento koncept již mnoho let a obě vytvořily své vlastní metody pro přeměnu lunárního regolitu a dalších zdrojů na použitelné materiály. Například ESA od roku 2013 spolupracuje s architektonickou projekční firmou Foster + Partners na návrhu jejich International Moon Village.

Jejich navrhovaný způsob stavby této základny spočívá v umístění nafukovacích rámů na povrch, které by pak byly pokryty betonem vyrobeným z lunárního regolitu, oxidu hořečnatého a vazebné soli. NASA navrhla podobnou metodu, která vyžaduje robotické pracovníky používající „sintrovaný“ regolit na 3D tiskových základnách. To spočívá v roztavení regolitu bombardováním mikrovlnami a následným vytištěním jako roztavená keramika.

Jiné nápady zahrnují stavbu stanovišť do země a mít horní úroveň, která poskytuje přístup na povrch a umožňuje přirozené světlo dovnitř. Existuje dokonce návrh na vybudování měsíčních sídel uvnitř stabilních lávových trubic, což by nebyloposkytují pouze ochranu proti vakuu prostoru a nárazům, ale mohly by být natlakovány s větší lehkostí.

Existuje dokonce návrh na solenoidní měsíční základnu, která by poskytla vlastní stínění proti záření. Tento koncept byl představen stavebním inženýrem Marcoem Peronim na AIAA Space and Astronautics Forum and Exposition 2017 a skládá se z průhledných kopulí uzavřených torusem vysokonapěťových kabelů. Tento torus by poskytoval aktivní magnetické stínění proti záření a umožnil by vybudování osad kdekoli na povrchu.

Množství ledu kolem polárních oblastí poskytne osadníkům stabilní zdroj vody pro pití, zavlažování a může být dokonce zpracováno za účelem výroby paliva a dýchatelného kyslíku. Bude zapotřebí přísný režim recyklace, aby bylo zajištěno, že odpad bude udržován na minimu, a kompostovací toalety budou s největší pravděpodobností použity místo splachovacích toalet.

Tyto kompostovací toalety by mohly být kombinovány s lunárním regolitem za vzniku rostoucí půdy, která by pak mohla být zavlažována místně sklizenou vodou. To by bylo nezbytné vidět, jak by lunární kolonisté museli pěstovat většinu svého vlastního jídla, aby se snížil počet zásilek, které by musely být pravidelně zasílány ze Země.

Lunární vodu lze také použít jako zdroj energie, pokud jsou kolonie vybaveny elektrolytickými bateriemi (kde jsou molekuly vody rozděleny na vodík a kyslík a vodík je spálen). Jiné zdroje energie by mohly zahrnovat solární pole, která by mohla být vybudována kolem okrajů kráterů a směrovat energii do sídel v nich.

Vesmírná sluneční energie by také byla schopna poskytnout hojnou energii pro osady po celé měsíční krajině. Jaderné reaktory jsou další možností, stejně jako fúzní (tokamakové) reaktory. Tato druhá možnost je zvláště atraktivní vzhledem ke skutečnosti, že helium-3 (zdroj energie pro fúzní reaktory) je hojnější na měsíčním povrchu než na Zemi.

Možné výhody:

Abychom byli spravedliví, založení kolonie na kterémkoli z nebeských těles v naší Sluneční soustavě má některé závažné potenciální výhody. Obzvláště výhodné by však bylo mít kolonii na nejbližším nebeském těle na Zemi. Nejenže bychom byli schopni provádět výzkum, extrahovat zdroje a těžit z výhod nových technologií, protože základna na Měsíci by usnadnila mise a úsilí o kolonizaci na jiné planety a měsíce.

Jednoduše řečeno, kolonie na Měsíci mohla fungovat jako odrazový můstek na Mars, Venuši, Asteroidní pás a dále. Díky infrastruktuře na povrchu Měsíce a na oběžné dráze - která by mohla natankovat a opravit kosmickou loď směřující dále do Sluneční soustavy - jsme mohli oholit miliardy z nákladů na vesmírné mise.

To je jeden z důvodů, proč NASA plánuje zřízení vesmírné stanice na oběžné dráze Měsíce - Lunární orbitální platformová brána (LOP-G), aka. Lunární brána, dříve známá jako Hluboká vesmírná brána. Je to také jeden z důvodů, proč chce ESA vybudovat svoji měsíční vesnici s mezinárodními partnery. Z tohoto přesného důvodu také Čína a Rusko uvažují o svém vlastním povrchu nebo orbitálních základnách.

Měsíční výzkum by byl také velmi lukrativní. Studiem účinků nízké gravitace na lidské tělo budou astronauti lépe připraveni vypořádat se s účinky dlouhodobého vesmírného cestování, misí na Mars a dalších těl, kde je nízká-g realita. Tyto studie by také mohly pomoci připravit cestu k založení kolonií na těchto tělech.

Vzdálená strana Měsíce také nabízí vážné příležitosti pro všechny druhy astronomie. Vzhledem k tomu, že je odvrácena od Země, je vzdálená strana Měsíce bez rádiového rušení, což z něj činí nejlepší místo pro radioteleskopy. Protože Měsíc nemá žádnou atmosféru, pole optických dalekohledů - jako je velmi velký dalekohled ESO (VLT) v Chile - by také nebyly rušeny.

A pak máte interferometry - jako LIGO a Event Horizon Telescope (EHT), které by dokázaly s větší účinností hledat gravitační vlny a černé díry obrazu. Mohou být také provedeny geologické studie, které odhalí mnohem více o Měsíci a formování systému Země-Měsíc.

Množství zdrojů na Měsíci, jako je hélium-3 a různé drahé kovy a kovy vzácných zemin, by také mohlo umožnit exportní ekonomiku. Tomu by napomohla skutečnost, že Měsíc má mnohem nižší únikovou rychlost než Země - 2,38 km / s (1,5 mps) ve srovnání s 11,186 km / s (6,95 mps). Je to způsobeno tím, že Měsíc má zlomek zemské gravitace (0,1654) G), což znamená, že spuštění nákladu do vesmíru by bylo mnohem levnější.

Ale samozřejmě, žádná měsíční ekonomika by nebyla úplná bez měsíční turistiky. Kolonie na povrchu, plus infrastruktura na oběžné dráze, by umožňovala pravidelné návštěvy Měsíce nákladově efektivní a dokonce rentabilní. Není těžké si představit, že by to mohlo vést k vytvoření všech druhů volnočasových aktivit - od středisek a kasin po muzea a expedice po celém povrchu.

Se správným druhem závazku, pokud jde o zdroje, peníze a práci - nemluvě o některých vážně dobrodružných duších! - Mohlo by se jednat o něco, co jednou Selenians (nebo jak jim Heinlein nazval „Loonies“).

Zde jsme psali mnoho článků o měsíční kolonizaci zde ve Space Magazine. Zde je plán Paula Spudise pro udržitelnou a dostupnou lunární základnu, proč kolonizovat měsíc jako první? Stabilní lávová trubice by mohla poskytnout potenciální lidské stanoviště na Měsíci a ESA plánuje vybudovat mezinárodní vesnici… na Měsíci !.

Další informace naleznete v naší čtyřdílné řadě „Budování měsíční základny“:

Budování měsíční základny: Část 1 - Výzvy a rizika
Budování měsíční základny: Část 2 - Koncepce stanoviště
Stavba měsíční základny: Část 3 - Konstrukční návrh
Budova Moon Base: Část 4 - Infrastruktura a doprava

Pro představu o tom, jaký by mohl být život a práce na Měsíci, se podívejte na Co je Měsíční těžba? A to je důležité! Studenti přijdou na to, jak si vyrobit pivo na Měsíci.

Astronomie Cast má také několik krásných epizod na toto téma. Tady je Epizoda 115: Měsíc, část 3: Návrat na Měsíc.

Zdroje: