CE ESTE MOON MINING?

Send

De când am început să trimitem misiuni echipajate pe Lună, oamenii visau la ziua când am putea să o colonizăm. Imaginează-ți, o așezare pe suprafața lunară, unde toată lumea se simte în mod constant doar cu aproximativ 15% la fel de grele ca și aici pe Pământ. Și în timpul liber, coloniștii ajung să facă tot felul de cercetări misto de-a lungul suprafeței în roveruri lunare. Recunoașteți, sună distractiv!

Mai recent, a fost propusă ideea de prospectare și exploatare pe Lună. Acest lucru se datorează în parte explorării spațiale reînnoite, dar și creșterii companiilor aerospațiale private și a industriei NewSpace. Cu misiunile la programul Lunii pentru anii și deceniile următoare, pare logic să ne gândim la modul în care am putea înființa mine și alte industrii acolo?

Metode propuse:

Au fost făcute mai multe propuneri pentru stabilirea operațiunilor miniere pe Lună; inițial de agenții spațiale precum NASA, dar mai recent de interese private. Multe dintre cele mai vechi propuneri au avut loc în anii '50, ca răspuns la cursa spațială, care a considerat o colonie lunară ca un rezultat logic al explorării lunare.

De exemplu, în 1954, Arthur C. Clarke a propus o bază lunară în care modulele gonflabile erau acoperite în praf lunar pentru izolare, iar comunicațiile erau furnizate de un catarg radio gonflabil. Și în 1959, John S. Rinehart - directorul Laboratorului de Cercetări Miniere de la Colorado School of Mines - a propus o bază tubulară care să „plutească” pe toată suprafața.

Din acel moment, NASA, armata americană și forța aeriană și alte agenții spațiale au emis propuneri pentru crearea unei așezări lunare. În toate cazurile, aceste planuri cuprindeau alocații pentru utilizarea resurselor pentru a face baza cât mai autosuficientă posibil. Cu toate acestea, aceste planuri au precedat programul Apollo și au fost abandonate în mare măsură după încheierea sa. Abia în ultimele decenii s-au făcut din nou propuneri detaliate.

De exemplu, în timpul administrației Bush (2001-2009), NASA a avut posibilitatea de a crea un „avanpost lunar”. În concordanță cu Vision for Exploration Space (2004), planul a solicitat construirea unei baze pe Lună între 2019 și 2024. Unul dintre aspectele cheie ale acestui plan a fost utilizarea tehnicilor ISRU pentru a produce oxigen din regulitul din jur.

Aceste planuri au fost anulate de către administrația Obama și înlocuite cu un plan pentru o misiune Mars Direct (cunoscută sub numele de „Călătoria către Marte” a NASA). Cu toate acestea, în timpul unui workshop din 2014, reprezentanții NASA s-au întâlnit cu geneticianul Harvard George Church, Peter Diamandis de la Fundația X Prize și alți experți pentru a discuta opțiuni low-cost pentru revenirea pe Lună.

Lucrările atelierului, care au fost publicate într-un număr special din Spațiu nou, descrieți cum ar putea fi construită o așezare pe Lună până în 2022 pentru doar 10 miliarde USD. Potrivit documentelor lor, o bază low-cost ar fi posibilă datorită dezvoltării afacerii de lansare spațială, apariției industriei NewSpace, imprimării 3D, roboților autonomi și altor tehnologii dezvoltate recent.

În decembrie 2015, la Centrul European de Cercetare și Tehnologie Spațială a avut loc un simpozion internațional intitulat „Luna 2020-2030 - O nouă eră a explorării umane și robotice coordonate”. La acea vreme, noul director general al ESA (Jan Woerner) a exprimat dorința agenției de a crea o bază lunară internațională folosind lucrători robotici, tehnici de imprimare 3D și utilizarea resurselor in situ.

În 2010, NASA a înființat Robotic Mining Competition, o competiție anuală bazată pe stimulente, unde studenții universitari proiectează și construiesc roboți pentru a naviga într-un mediu simulat marțian. Unul dintre cele mai importante aspecte ale competiției este crearea de roboți care se pot baza pe ISRU pentru a transforma resursele locale în materiale utilizabile. Aplicațiile produse sunt, de asemenea, probabil utilizate în timpul viitoarelor misiuni lunare.

Alte agenții spațiale au, de asemenea, planuri pentru bazele lunare în următoarele decenii. Agenția spațială rusească (Roscosmos) a emis planuri pentru construirea unei baze lunare până în anii 2020, iar Agenția Spațială Națională Chineză (CNSA) a propus să construiască o astfel de bază într-un interval de timp similar, datorită succesului programului său Chang.

Și industria NewSpace a produs, de asemenea, câteva propuneri interesante până târziu. În 2010, un grup de antreprenori din Silicon Valley s-au reunit pentru a crea Moon Express, o companie privată care intenționează să ofere servicii de transport robotizat lunar și servicii de date, precum și un obiectiv pe termen lung de extragere a Lunii. În decembrie 2015, acestea au devenit prima companie care concurează pentru Premiul Lunar X care a construit și testat un lander robotizat - MX-1.

În 2010, Arkyd Astronautics (redenumită Planetary Resources în 2012) a fost lansat în scopul dezvoltării și implementării tehnologiilor pentru minerirea asteroizilor. În 2013, Deep Space Industries a fost creat cu același scop în minte. Deși aceste companii sunt concentrate preponderent pe asteroizi, apelul este la fel ca mineritul lunar - care extinde baza de resurse umană dincolo de Pământ.

Resurse:

Pe baza studiului rocilor lunare, care au fost readuse de misiunile Apollo, oamenii de știință au aflat că suprafața lunară este bogată în minerale. Compoziția lor generală depinde de dacă rocile provin din lună maria (câmpii mari, întunecate, bazaltice formate din erupții lunare) sau de pe suprafețele lunare.

Rocile obținute din luna lunară au prezentat urme mari de metale, cu 14,9% alumină (Al²O³), 11,8% oxid de calciu (var), 14,1% oxid de fier, 9,2% magnezie (MgO), 3,9% dioxid de titan (TiO²) și 0,6% sodiu oxid (Na²O). Cele obținute din ținuturile lunare sunt similare în compoziție, cu 24,0% alumină, 15,9% var, 5,9% oxid de fier, 7,5% magneziu și 0,6% dioxid de titan și oxid de sodiu.

Aceste aceleași studii au arătat că rocile lunare conțin cantități mari de oxigen, predominant sub formă de minerale oxidate. Au fost efectuate experimente care au arătat cum acest oxigen ar putea fi extras pentru a oferi astronauților un aer respirabil și ar putea fi folosit pentru a produce apă și chiar combustibil pentru rachetă.

Luna are, de asemenea, concentrații de metale rare ale Pământului (REM), care sunt atractive din două motive. Pe de o parte, REM-urile devin din ce în ce mai importante pentru economia globală, deoarece sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele electronice. Pe de altă parte, 90% din rezervele actuale de REM sunt controlate de China; deci un acces constant la o sursă exterioară este privit de unii ca o problemă de securitate națională.

În mod similar, Luna are cantități semnificative de apă conținute în regiunea sa lunară și în zonele permanent umbrite din regiunile sale polare nord și sud. Această apă ar fi valoroasă și ca sursă de combustibil pentru rachetă, fără să mai vorbim de apa potabilă pentru astronauți.

În plus, rocile lunare au dezvăluit că și interiorul Lunii poate conține surse importante de apă. Și din eșantioane de sol lunar, se calculează că apa adsorbită ar putea exista la concentrații de urmă între 10 și 1000 de părți pe milion. Inițial, a fost însă că concentrațiile de apă din rocile lunare au fost rezultatul contaminării.

Însă, de atunci, misiunile multiple nu numai că au găsit mostre de apă pe suprafața lunară, dar au dezvăluit dovezi despre locul în care provin. Primul a fost cel al Indiei Chandrayaan-1 misiune, care a trimis un dispozitiv de impact pe suprafața lunară pe 18 noiembrie 2008. În timpul coborârii sale de 25 de minute, Exploratorul de Compoziție Altitudinală (ChaACE) al sondei de impact a găsit dovezi de apă în atmosfera subțire a Lunii.

În martie 2010, instrumentul Mini-RF la bord Chandrayaan-1 au descoperit peste 40 de cratere întunecate permanent în apropierea polului nord al Lunii, care se presupune că ar conține până la 600 de milioane de tone metrice (661,387 milioane de tone) de gheață cu apă.

În noiembrie 2009, sonda spațială LCROSS NASA a făcut descoperiri similare în jurul regiunii polare de sud, deoarece un dispozitiv de impact a trimis la suprafață materialul arătat care ar conține apă cristalină. În 2012, sondajele efectuate de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) au relevat faptul că gheața constituie până la 22% din materialul de pe podeaua craterului Shakleton (situat în regiunea polară sudică).

S-a teoretizat că toată această apă a fost livrată printr-o combinație de mecanisme. Pentru una, bombardamentele obișnuite de comete portante de apă, asteroizi și meteoroizi pe orar geologic ar fi putut depune o mare parte din acesta. S-a susținut, de asemenea, că este produs local de ionii de hidrogen ai vântului solar combinându-se cu minerale purtătoare de oxigen.

Dar poate cea mai valoroasă marfă de pe suprafața Lunii ar putea fi heliul-3. Helium-3 este un atom emis de Soare în cantități uriașe și este un produs secundar al reacțiilor de fuziune care au loc în interior. Deși astăzi există puține cereri de heliu-3, fizicienii cred că vor servi drept combustibil ideal pentru reactoarele de fuziune.

Vântul solar al Soarelui transportă heliul-3 departe de Soare și afară în spațiu - în cele din urmă afară din Sistemul Solar în întregime. Dar particulele de heliu-3 se pot prăbuși în obiecte care le ies în cale, precum Luna. Oamenii de știință nu au reușit să găsească aici pe Pământ nicio sursă de heliu-3, dar se pare că este pe Lună în cantități uriașe.

Beneficii:

Din punct de vedere comercial și științific, există mai multe motive pentru care exploatarea lunii ar fi benefică pentru umanitate. Pentru început, ar fi absolut esențial orice plan de construire a unei așezări pe Lună, deoarece utilizarea resurselor in situ (ISRU) ar fi mult mai rentabilă decât transportul materialelor de pe Pământ.

De asemenea, se prevede că eforturile propuse de explorare spațială pentru secolul XXI vor necesita cantități mari de material. Ceea ce este extras pe Lună va fi lansat în spațiu cu o fracțiune din costul celor minate aici pe Pământ, datorită gravității și vitezei de scăpare mult mai mici a Lunii.

În plus, Luna are o abundență de materii prime pe care se bazează omenirea. La fel ca Pământul, este compus din roci silicate și metale care sunt diferențiate între un strat distinct geochimic. Acestea constau în miez interior bogat în fier și miez exterior fluid bogat în fier, un strat limită parțial topit și o manta solidă și crustă.

În plus, s-a recunoscut de ceva timp că o bază lunară - care ar include operațiunile cu resurse - ar fi o amploare pentru misiunile mai îndepărtate în Sistemul Solar. Pentru misiunile care se îndreaptă către Marte în următoarele decenii, sistemul solar exterior, sau chiar Venus și Mercur, capacitatea de a fi reaprovizionată de la un avanpost lunar ar reduce drastic costurile misiunilor individuale.

Provocări:

În mod firesc, perspectiva creării de interese miniere pe Lună prezintă și câteva provocări serioase. De exemplu, orice bază de pe Lună ar trebui să fie protejată de temperaturile de suprafață, care variază de la foarte scăzute la mari - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) până la 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) - la ecuator și în medie 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) în regiunile polare.

Expunerea la radiații este, de asemenea, o problemă. Datorită atmosferei extrem de subțiri și lipsei unui câmp magnetic, suprafața lunară experimentează jumătate de radiație ca un obiect în spațiul interplanetar. Aceasta înseamnă că astronauții și / sau lucrătorii lunari ar avea un risc ridicat de expunere la razele cosmice, protonii de la vântul solar și radiațiile cauzate de raze solare.

Apoi, există praful de Lună, care este o substanță sticloasă extrem de abrazivă, care s-a format din miliarde de ani de impacturi de micrometeoritate pe suprafață. Din cauza absenței intemperiilor și a eroziunii, praful de Lună este înconjurat și poate juca ravagii cu mașinile și prezintă un pericol pentru sănătate. Cel mai rău de toate, se lipește de tot ce atinge și a fost o problemă majoră pentru echipajele Apollo!

Deși gravitația mai scăzută este atractivă în ceea ce privește lansările, nu este clar care vor fi efectele pe termen lung asupra sănătății asupra oamenilor. După cum au arătat cercetările repetate, expunerea la gravitație zero pe perioade lungi determină degenerare musculară și pierderea densității osoase, precum și diminuarea funcției organului și a unui sistem imunitar deprimat.

În plus, există potențiale obstacole legale pe care le-ar putea prezenta mineritul lunar. Acest lucru se datorează „Tratatului privind principiile care guvernează activitățile statelor în explorarea și utilizarea spațiului exterior, inclusiv luna și alte corpuri cerești” - altfel cunoscut sub numele de „Tratatul spațiului exterior”. În conformitate cu acest tratat, care este supravegheat de Oficiul Națiunilor Unite pentru Afaceri Spațiale Externe, nici o națiune nu are voie să dețină terenuri pe Lună.

Și deși au existat multe speculații despre o „lacună” care nu interzice în mod expres proprietatea privată, nu există un consens legal în acest sens. Ca atare, întrucât prospectarea și exploatarea lunară devin mai multe posibilități, va trebui elaborat un cadru legal care să asigure că totul este în creștere.

Deși s-ar putea să fie un drum îndepărtat, nu este nejustificat să ne gândim că într-o zi, am putea extrage Luna. Și cu ofertele sale bogate de metale (care includ REM-urile) care devin parte a economiei noastre, am putea privi un viitor caracterizat prin post-lipsă!

Am scris multe articole despre minarea și colonizarea Lunii aici la Space Magazine. Iată Cine au fost primii bărbați pe Lună? Care au fost primele debarcări lunare? Câți oameni au umblat pe Lună? Puteți cumpăra pământ pe Lună? Luna sau un asteroid?

Pentru mai multe informații, asigurați-vă că consultați acest infografic pe Moon Mining de la Laboratorul de Propulsie Jet de la NASA.

Astronomie Cast are și câteva episoade interesante pe această temă. Ascultați aici - episodul 17: De unde a venit luna? și Episodul 113: Luna - partea I

surse: