Достаточно ли воды на Луне, чтобы план поселения Роберта Зубрина заработал?


11

В книге Роберта Зубрина «Дело о Марсе» он описывает план заселения Марса путем (среди прочего) поиска воды и использования электролиза для расщепления воды на водород и кислород. Это обеспечивает топливо для транспортных средств и воздух для дыхания экипажа. Может ли подобный план сработать, чтобы устроить луну? Достаточно ли ресурсов на Луне, чтобы поселение было самоокупаемым? Достаточно ли воды на Луне, чтобы это было жизнеспособным?


3
Вероятно, лучший вопрос при исследовании космоса, но это действительно касается науки о планетах (анализ воды Луны), которая обсуждается здесь.
call2voyage

Я думаю, что все сводится к тому, устойчив ли осевой наклон Луны. Если нет, то летучие вещества в полярных кратерах могли не накопиться в течение длительного времени. Вот короткая недавняя беседа доктора Пола Д. Спудиса о Лунном ISRU: youtube.com/…
LocalFluff

В 18:50 в видео, на которое я ссылался выше, доктор Спудис говорит, что предполагаемое количество водяного льда в лунных полярных кратерах составляет 600 миллионов метрических тонн. Достаточно топлива для запуска космического челнока (с Земли) каждый день в течение 2200 лет.
LocalFluff

Ответы:


8

Самодостаточность - это невероятно широкий термин. Мы могли бы утверждать, что да, на Луне есть вода, и что да, есть жизнеспособные способы производства необходимого электричества самодостаточными способами, но реальный вопрос заключается в том, есть ли на Луне районы, которые были бы жизнеспособными для в то же время.

Видите ли, наиболее вероятное место, где поверхностная или подповерхностная вода могла бы существовать на Луне и подходить для массового извлечения, это ее полярные, постоянно темные области. Действительно, космический аппарат ISRO (Индийская организация космических исследований) Chandrayaan-1 обнаружил доказательства того, что вода заблокирована в поверхностных минералах лунного реголита в южной полярной области Луны, вода, которая, вероятно, происходит из-за ударов астероидов и комет, погружает ее вглубь лунного ядра и выделяет как магматическая вода ближе к поверхности. Любая вода в свободной форме в других областях Луны, которые подвергаются воздействию солнечного света и солнечного излучения, будет сублимироваться до ее газообразной формы, и при ионизации теряют атомы водорода, поэтому атомы водорода и кислорода все еще могут присутствовать в некоторой степени, встроенные в поверхность. пластовые минералы, добыча там, вероятно, будет слишком сложной.

Но, где бы вы ни находили источник воды, вам все равно потребуется большое количество электричества для питания вашей экстракционной установки, а затем использовать электролиз для разделения молекулярной воды на составляющие ее атомы и сжатия ее в криогенных условиях до двухатомных жидкостей, которые подходит в качестве компонентов ракетного топлива, двухатомного жидкого кислорода (или LOX) в качестве окислителя и вдвое больше молекулярного количества двухатомного жидкого водорода (или LH2) по сравнению с ракетным топливом. Проблема с электричеством состоит в том, что, если вы не привезли свое собственное и значительную часть его на себя для питания своих растений, вы, вероятно, захотите использовать его, будь то солнечная энергия, или подключитесь к встроенному в лунный реголит гелию-3 (или 3 He) и приведите в действие ваш термоядерный реактор Гелий-3 третьего поколения. Посмотрите, например, мой ответ наИсследование космоса о том, как это можно сделать.

Таким образом, главной загадкой для эксплуатации лунных ресурсов на данный момент остается поиск достаточных и жизнеспособных минеральных ресурсов воды, где есть также самостоятельные способы производства требуемой электроэнергии. Один из вариантов, который я могу придумать, - это остановиться на наиболее подверженном солнечному экватору лунном экваторе и извлечь изотопы водорода из дейтерия и трития, а также гелий-3 из лунного реголита, все они внедрены туда из корональных массовых выбросов (CME). Необходимый кислород может быть получен путем дробления окисленных минералов и обеспечения их потоотделения с присутствием изотопов водорода в ионизированной воде, а гелий-3 можно использовать, как упоминалось ранее, для поддержания реакции синтеза, производящей необходимое электричество для последующего расщепления молекул воды на составляющие ее атомы. водорода и кислорода электролизом.

Какая часть этих изотопов водорода и гелия в действительности находится в лунном реголите и как долго эти отложения сохраняются в нем, возможно, оставаясь там в течение, по крайней мере, некоторого времени из-за статического заряда реголита, поскольку он подвергается бомбардировке солнечным излучением, это, однако, совершенно другой вопрос, на который мы пока не можем ответить. Изучение лунной экзосферы и пылевой среды - единственная цель LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), которую мы только что запустили там. Примерно через год мы узнаем, сможет ли он предоставить убедительные научные доказательства для этих теорий, которые я только что упомянул.


Энергетическая проблема меньше на полюсах, чем на экваторе, который страдает от 14 дней темноты. На лунных полюсах рядом с постоянными затененными днищами кратеров с водяным льдом расположены гребни кратеров с почти постоянной инсоляцией. Солнечные панели могут питать роботов в кратере под ними кабелем или микроволнами. Добыча полезных ископаемых состоит только из разогрева земли и сбора летучих веществ по мере их сублимации.
LocalFluff

@LocalFluff У Луны тоже есть небольшой осевой наклон, поэтому эти области постоянного солнечного света будут редкими и далеко друг от друга. IIRC только горстка пиков на лунном северном полюсе вокруг одного кратера, и ни одного на южном полюсе, насколько мы знаем. Так что да, то, что вы говорите, возможно, если предположить, что один более крупный кратер содержит достаточные запасы водяного льда. Однако вам придется иметь дело с огромным перепадом температур, и вам понадобится несколько спутников-ретрансляторов на лунной полярной орбите, если потребуется связь с Землей. Все это может быть намного проще сделать на лунном экваторе ИМО. Но отправьте новый ответ.
TildalWave

Ах да, вот оно; чуть более подробная информация об этом в статье в Википедии о Луне: времена года . Упоминается ... четыре горных района на краю кратера Пири на северном полюсе Луны .
TildalWave

Карта, связанная с ниже, показывает время инсоляции на южном полюсе Луны. Самые яркие края кратера представляют более 95% времени инсоляции. Это означает менее 36 часов в месяц в режиме гибернации или при хранении энергии (например, топливных элементов с использованием местных ресурсов). apod.nasa.gov/apod/ap110423.html То же самое с линией связи с Землей, лунная связь не требуется. Температура грунта на полюсах ниже из-за угла к Солнцу и более стабильна, когда инсоляция практически постоянна. Оптимальные площади и ресурсы велики по сравнению с прогнозируемыми возможностями запуска ракет.
LocalFluff

1
@LocalFluff Хорошо, нет необходимости убеждать меня в альтернативном ответе. Я написал свой, основываясь на информации, которая у меня была, и что, казалось, имело для меня наибольшее значение. Похоже, у вас другая информация и идеи о целесообразности, поэтому, пожалуйста, напишите другой ответ. Чем больше тем лучше. Я не женат на том, какой вариант я предложил здесь. ;)
TildalWave

4

Кроме того, Марс имеет гораздо более существенную атмосферу, состоящую из ~ 95% СО2 (что является одним из основных моментов, которые делает Зубрин), тогда как атмосфера Луны бледнеет по сравнению. Почему это важно? В сочетании с подачей водорода, который будет приноситься с собой, вы можете объединить CO2 с H2 для производства метана (CH4), который можно использовать в качестве ракетного топлива; вода также может быть произведена. Смотрите реакцию Сабатье .

На странице 60 в статье «Дело о Марсе» также говорится о достоинствах и недостатках топливных систем CH4 / O2 и CO / O2, первая из них действительно является лучшей альтернативой, если бы был доступен водород. Кроме того, когда речь идет о поселениях, разведка является важной функцией. Топливо для транспортных средств также может поставляться с использованием марсианского атмосферного CO2.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.