Колонизация Луны

редактировать
Предлагаемое создание постоянного человеческого сообщества или робототехнической промышленности на Луне

Художественная концепция лунной колонии НАСА, 1986

Колонизация Луны - это предлагаемое создание постоянных исследовательских станций, поселений людей или робототехнических производств на Луне, самое близкое к Земле астрономическое тело.

Открытие воды в почве на полюсах Луны Чандраяаном-1 (ISRO ) в 2008–09 годах возродил интерес к Луне после того, как миссии НАСА в 1990-х предположили наличие лунного льда. Размещение колонии на одном из полюсов Луны также позволит избежать проблем длинных лунных ночей - около 354 часов, половина лунного месяца - и позволит колонии воспользоваться преимуществами постоянный солнечный свет для генерации солнечной энергии.

Постоянное проживание человека на планетном теле, отличном от Земли, - одна из самых самых распространенных тем научной фантастики. По мере развития технологий и усиления концентрации по поводу будущего человечества на Земле, видение колонизации космоса как достижимой и стоящей цели набирало силу. Из-за своей близости к Земле Луна обзор как лучшее место для первой постоянной космической колонии. В настоящее время основная проблема, препятствует развитию такой колонии, является высокой стоимостью полета человека в космос.

Есть также несколько проектов, которые были предложены для туризма на Луне в ближайшем будущем. частные космические компании.

Содержание

  • 1 Предложения
    • 1.1 NASA
    • 1.2 Project Horizon
    • 1.3 Lunex Project
    • 1.4 Подземная база
    • 1.5 Звезда
    • 1.6 Moon Village
    • 1.7 Другие предложения
  • 2 Исследование Луны
    • 2.1 Исследование до 2019 года
    • 2.2 Планируемые лунные миссии с экипажем 2021–36
    • 2.3 Соединенные Штаты
    • 2.4 Глобальные организации
  • 3 Лунный водяной лед
  • 4 Преимущества, недостатки, проблемы и возможные решения
  • 5 Местоположение
    • 5.1 Полярные области
    • 5.2 Экваториальные области
    • 5.3 Дальняя сторона
    • 5.4 Лунные лавовые трубы
  • 6 Структура
    • 6.1 Среда обитания
      • 6.1.1 Подземные колонии
      • 6.1.2 Наземные колонии
    • 6.2 Лунная столица
    • 6.3 3D-печатные конструкции
  • 7 Энергия
    • 7.1 Ядерная энергия
    • 7.2 Солнечная энергия
      • 7.2.1 Накопитель энергии
  • 8 Транспорт
    • 8.1 Земля - ​​Луна
    • 8.2 На поверхности
    • 8.3 Земля в космосе
      • 8.3.1 Технология запуска
      • 8.3.2Затраты на запуск
    • 8.4 На поверхности в СНГ-лунное пространство
  • 9 Экономическое развитие
    • 9.1 Обработка материалов из космоса
    • 9.2 Экспорт материалов на Землю
    • 9.3 Экспорт топлива, полученного из лунной воды
    • 9.4 Спутники на солнечной энергии
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Дополнительная литература
  • 13 Внешние ссылки

Предложения

Колонизация космоса
Эта рамка:
  • вид
  • разговор

Идея лунной колонии возникла до космической эры. В 1638 году епископ Джон Уилкинс написал «Рассуждение о новом мире и другом планете», в котором предсказал человеческую колонию на Луне. Константин Циолковский (1857–1935) и другие., также пользуется такой шаг.

Начиная с 1950-х годов, ученые, инженеры и другие люди предлагали ряд более конкретных концепций и конструкций. В 1954 году писатель-фантаст Артур Кларк использует лунную базу из надувных модулей, покрытых лунной пылью для изоляции. Космический корабль, собранный на низкой околоземной орбите, должен был вылететь на Луну, и астронавты установили бы модули, подобные иглу, и надувную радиомачту. Последующие шаги будут создаваться более крупного постоянного купола; очиститель воздуха на основе водорослей ; ядерный реактор для энергоснабжения; и электромагнитные пушки для запуска грузов и топлива к межпланетным кораблям в космос.

В 1959 году Джон С. Райнхарт предположил, что безопасная конструкция - это конструкция, которая могла бы «[плавать] в неподвижном океане пыли », поскольку в то время это была концепция, теория о том, что на Луне могут быть океаны пыли глубиной в милю. Предлагаемая конструкция представляет собой полуцилиндр с полукуполами на обоих концах, над основой которого размещался микрометеороидный экран .

НАСА

Управление космоса США НАСА запросило увеличение бюджета 2020 года на 1,6 миллиарда долларов, чтобы выполнить еще одну миссию с экипажем. на Луну к 2024 году, с последующим устойчивым присутствием на Луне к 2028 году. НАСА готово объявить о планах по конкурсу коммерческих посадок человека для миссий Артемиды на Луне. Эта конкретная программа, «Программа Артемиды», включает обзор НАСА планов исследования Луны. Это объявление станет первым из множества будущих сложных миссий. Artemis I начал с летных испытаний без экипажа, чтобы использовать возможности ракеты НАСА Space Launch System (SLS) и космического корабля Orion. Первым полетом с экипажем будет Artemis II, за ним последует Artemis III, который фактически высадит экипаж на Луну к концу 2024 года с использованием новой коммерчески закупаемой Human Landing System (HLS). Они надеются устойчивую программу исследования Луны, начиная с 2028 года.

Project Horizon

Project Horizon был исследованием 1959 года, касающимся плана армии США по созданию к 1967 году на Луне. Хайнц-Герман Келле, немецкий ракетный инженер из Армейского агентства по баллистическим ракетам (ABMA) руководил исследованием проекта Horizon. Было предложено, чтобы первая посадка была произведена «двумя солдатами-космонавтами» в 1965 году, а вскоре за ними последовали и другие строители. Предполагалось, что за счет запусков (61 Сатурн и 88 Сатурн C-2 ) к 1966 году на заставу может быть доставлено 245 тонн груза.

Проект Lunex

Проект Lunex был планом ВВС США для посадки на Луну с экипажем до программы Apollo в 1961 году. Он предусматривает подпольные ВВС из 21 человека. базы на Луне к 1968 году общей стоимостью 7,5 миллиардов долларов.

Подземная база

В 1962 году Джон ДеНике и Стэнли Зан опубликовали свою идею о подземной базе, расположенной на Море спокойствия. Эта база размещает экипаж из 21 человек в модулях, размещенных на четыре метра ниже поверхности, которая, как положено, защищают от излучения наравне с атмосферой Земли. ДеНике и Занавали предпочтение ядерным реакторам для производства энергии, потому что они были более эффективными, чем солнечные панели, а также преодолеть проблемы с лунными ночами. Для системы жизнеобеспечения был предложен газообменник на основе водорослей.

Звезда

Трехмерное изображение планируемой Советским Союзом базы "Звезда"

лунная база "Звезда" (русский : звезда, "звезда") был советским План и проект с 1962 по 1974 годы по созданию пилотируемой лунной базы в качестве преемника программы пилотируемой лунной экспедиции N1-L3. Проект был заказан начальником космонавтики Королев в бюро Спецмаш Бармина. В техническом задании проект получил название DLB Lunar Base, а в правительственных документах - «Звезда». Неофициально проект получил название Барминград (город Бармина).

Реализация проекта зависела от ключевых частей программы N1-L3 - сверхтяжелой ракеты-носителя N-1, все 4 запуска которой в период с 1969 по 1972 г. потерпели неудачу. Лунная база «Звезда» была отменена. с остальными советскими человеческими лунными программами. Все пилотируемые советские лунные программы, включая лунную базу "Звезда", были засекречены и публиковались только в эпоху гласности с 1990 года.

Лунная деревня

Масштабная модель одной луны базовой концепции в Еврокосмическом центре в Бельгии

Лунная деревня - это не один проект или одна программа. В нем говорится: «Давайте сделаем это вместе».

— Ян Вернер

Концепция Moon Village (fr ) была представлена ​​в 2015 году. «Деревня» в этом контексте относится к международным государственным и частным инвесторам, ученым, инженеры, универсалы и бизнесмены собираются вместе, чтобы обсудить интересы и возможности совместного использования инфраструктуры на Луне и в окололунном пространстве для различных целей. Это не проект и не ESA, некоммерческая организация в общих чертах организованной некоммерческой организации, стремящаяся предоставить платформу для международной международной сотрудничества. Другими словами, Лунная деревня стремится создать видение, которое может процветать как международное, так и коммерциализация космоса.

Открытый характер концепции будет охватывать виды лунной деятельности, будь то роботы или космонавты, напечатанные на 3D-принтере. среды обитания, заправочные станции, орбитальные аппараты-ретрансляторы, астрономия, эксплуатация ресурсов или даже туризм. Идея состоит в том, чтобы достичь хотя бы некоторой степени использования в использовании синергий и создать устойчивое устойчивое состояние на поверхности Луны, то робот или экипаж. Ян Вернер, генеральный директор ESA, внешний вид Деревню просто как «понимание, а не единый объект». Эта инициатива задумана как первый шаг к объединению как вида и развития партнерских отношений и «ноу-хау», прежде чем пытаться сделать то же самое на Марсе. Генеральный директор ЕКА Ян Вернер заявляет, что это видение синергии может быть столь же вдохновляющим, как Международная космическая станция. быть выведена из эксплуатации в 2024 году.

Китай проявил, и НАСА также выразило интересную потенциальной синергии, оно предлагает для предлагаемого Лунного шлюза. Частная аэрокосмическая компания Blue Origin также проявила ранний интерес и предложила разработать грузовой посадочный модуль с полезной нагрузкой на 4500 кг (9900 фунтов). Астронавт Базз Олдрин давно призывал своих сограждан-американцев сотрудничать с областями достижения Луны. Государственное космическое агентство Украины согласилось придерживаться принципов MVA и сотрудничать с MVA в развитии «устойчивости» Луны.

Хотя Вернер - самый известный защитник Лунной Деревни, это не программа ЕКА. Вместо этой концепции была организована некоммерческая организация, созданная в ноябре 2017 года под названием. Используя преимущества почти непрерывного солнечного света и близлежащие залежи льда и других полезных летучих веществ, это немерческая организация, создающая глобальный форум для развития Лунной деревни и других полезных летучих веществ.

Другие предложения

Космонавты входят на лунную заставу. Концепт-арт НАСА.

В 2007 году Джимерк из Международного космического университета во Франции сказал, что люди должны спланировать сохранение культуры в случае столкновения астероида с Землей, остановившего цивилизацию. Был предложен Лунный Ноев ковчег. Последующее планирование может быть выполнено Международной рабочей группой по исследованию Луны (ILEWG).

Исследование Луны

Исследование до 2019 года

Исследование Луны поверхность с помощью космических кораблей началась в 1959 году с программы Советского Союза Luna. Луна 1 пропустила Луну, но Луна 2 совершила жесткую посадку (удар) на ее поверхность и стала первым искусственным объектом на внеземном теле. В том же году миссия Луна 3 направила на Землю по радио фотографии невидимой обратной стороны Луны, положив начало десятилетней серии исследований Луны с помощью роботов.

В ответ на советскую программу освоенияа президента США Джон Ф. Кеннеди в 1961 году сказал Конгрессу США 25 мая: «Я считаю, что эта страна должна взять на себя обязательство достижения цели до истечения этого десятилетия - высадить человека на Луну и благополучно вернуть его на Землю». В том же году советское руководство сделало первые публичные заявления о высадке человека на Луну и создание лунной базы.

Исследование лунной поверхности экипажем началось в 1968 году, когда космический корабль Аполлон 8 совершил облет Луны с тремя астронавтами на борту. Это был первый прямой взгляд человечества на дальнюю сторону. В следующем году Аполлон 11 Лунный модуль Аполлона высадил двух астронавтов на Луну, доказав способность людей путешествовать на Луну, проводить там научные исследования и приносить образцы. материалы.

Дополнительные миссии на Луну продолжили эту фазу исследования. В 1969 году миссия Apollo 12 приземлилась рядом с космическим кораблем Surveyor 3, чтоав возможность высокоточной посадки. Использование экипажа на поверхности Луны было выполнено в 1971 году на лунном движущемся транспортном средстве во время Apollo 15. Аполлон-16 совершил первую посадку в суровом лунном нагорье. Однако интерес к дальнейшему исследованию Луны среди широкой общественности начал убывать. В 1972 году Аполлон-17 была последней лунной миссией Аполлона, и запланированные миссии были отменены по указанию президента Никсона. Вместо этого особое внимание было обращено на космический шаттл и пилотируемые миссии на околоземной орбите.

В дополнение к своим научным результатам, программа Apollo также дала ценные уроки о жизни и работе в лунной среде.

Советские лунные программы с экипажем не смогли послать пилотируемую миссия на Луну. Однако в 1966 году "Луна 9" была первым зондом, совершившим мягкую посадку и сделавшим крупные планы поверхности Луны. Луна-16 в 1970 году вернула первые советские образцы лунного грунта, а в 1970 и 1973 годах в рамках программы Луноход на Луну приземлились два робота-вездехода. Луноход-1 исследовал поверхность Луны в течение 322 дней, а Луноход-2 проработал на Луне всего около четырех месяцев, но преодолел на третьем расстоянии. В 1974 году закончился советский «Самогон», через два года после последней посадки американского экипажа. Помимо посадки с экипажем, заброшенная советская программа на Луне включается строительство лунной базы «Звезда », которая была первым детальным проектом с разработанными макетами экспедиционных машин и надводных модулей.

В последующие десятилетия интерес к исследованию Луны значительно угас, и лишь несколько преданных энтузиастов поддержали возвращение. Свидетельства лунного льда на полюсах, собранные в ходе миссий НАСА Clementine (1994) и Lunar Prospector (1998), возобновили некоторые дискуссии, как и потенциальный рост китайской космической программы, предполагающая собственный полет на Луну. Последующие исследования показали, что льда (если таковая имеется) было намного меньше, чем предполагалось изначально, но все же могли существовать некоторые полезные отложения в других формах. Однако в сентябре 2009 г. зонд Chandrayaan из Индии, вооруженный прибором ISRO, обнаружил, что лунный грунт содержит 0,1% воды по весу, опровергая гипотезы о том, что простоял 40 лет.

В 2004 году US президент Джордж Буш ал план по возвращению экипажей на Луну 2020 (после отмены - см. Программа Созвездие ). 18 июня 2009 г. была запущена миссия НАСА LCROSS / LRO на Луну. Миссия LCROSS была предоставлена ​​для получения исследовательской информации для помощи в будущих исследовательских миссиях и должна была завершиться управляемым столкновением корабля с лунной поверхностью. Миссия LCROSS завершилась, как и было запланировано контролируемым воздействием 9 октября 2009 года.

В 2010 году из-за сокращений ассигнований Конгресса НАСА президент Барак Обама приостановил предыдущую инициативу администрации Буша по исследованию Луны и дал указание общего упора на пилотируемые миссии к астероидам и Марсу, а также по расширению поддержки Международной космической станции.

В 2019 году президент Трампал НАСА провести пилотируемую миссию на Луну в 2024 году вместо 2028 года. как в исходном расписании. План посадки на 2024 год был представлен Конгрессу в августе 2019 года, но не получил финансирования и согласовал планы.

Запланированные лунные миссии с экипажем на 2021–36 годы

Япония посмотреть высадить человека на Луну к 2030 году, в то время как Китайская Народная Республика в настоящее время высадить человека на Луну к 2036 году (см. Китайская программа исследования Луны ).

США

Американский миллиардер Джефф Безос изложил свои планы относительно лунной базы на 2020-е годы. Независимо от этого SpaceX планирует отправить Starship на Луну для создания базы.

В марте 2019 года НАСА представило миссию программы Artemis по отправке экипажа на Луну к 2024 году в ответ на директиву президента Трампа, а также планы по созданию форпоста в 2028 году. Однако существующие планы откладывают предложенную миссию до 2028 года с базой, созданной в 2030-х годах.

Глобальные организации

В августе 2019 года Open Lunar Foundation вышел из скрытности с четкий план развития совместной и глобальной отк рытой группы, чтобы позволить жителям всех наций участвовать в построении мирного и совместного лунного поселения. Работа была начата в начале 2018 года, когда группа предпринимателей Кремниевой долины объединилась, осознав, что благодаря значительному сокращению затрат на запуск частных компаний лунный урегулирование, которое может быть инициировано с помощью инвестиций в «однозначные миллиарды», возможно, 2–3 миллиарда долларов США. Среди учредителей: Стив Джурветсон, Уилл Маршалл, Крис Хэдфилд и Пит Уорден. Первоначальное финансирование Open Lunar составляло 5 миллионов долларов США.

Лунный водяной лед

Файл: LRO сверяется в постоянные тениs.ogv Воспроизвести медиа Видео с южного полюса Луны, показывающее области постоянной тени в течение нескольких месяцев (несколько лунных дней )

24 сентября 2009 г. журнал Science сообщил, что Moon Mineralogy Mapper (M) на Индийской организации космических исследований (ISRO) Chandrayaan-1 обнаружил воду на Луне. M обнаружил абсорбционные особенности около 2,8–3,0 мкм (0,00011–0,00012 дюйма) на поверхности Луны. Для силикатных тел такие особенности обычно приписываются гидроксилу - и / или материалы, несущие воду. На Луне эта особенность рассматривается как широко распространенное поглощение, которое проявляется наиболее сильным в более прохладных высоких широтах и ​​в нескольких свежих полевошпатовых кратерах. Общее отсутствие корреляции этой особенности в данных M на солнечном свете с данными нейтронного спектрометра по содержанию H предполагает, что образование и удержание OH и H 2 O является продолжающимся поверхностным иальный процесс. Процессы производства OH / H 2 O могут подпитывать полярные холодные ловушки и сделать лунный реголит потенциальным источником летучих веществ для исследования человеком.

Moon Mineralogy Mapper (M), визуализирующий спектрометр, был одним из 11 инструментов на бортуChandrayaan-1, чья миссия была преждевременно завершена 29 августа 2009 года. M была нацелена на получение первого минерала карта всей лунной поверхности.

Лунные ученые десятилетиями обсуждали возможность создания хранилищ воды. В отчете говорится, что теперь они все более «уверены в том, что многолетние дебаты окончены». "На Луне вода есть в самых разных местах; не только запертая в минералах, но разбросанная по раздробленной поверхности и, возможно, блоками или листы льда на глубине". Результаты миссии Чандраян также «предоставляют широкий спектр водянистых сигналов».

13 ноября 2009 года НАСА объявило, что миссия LCROSS обнаружила большое количество водяного льда на Луне вокруг места падения LCROSS в Cabeus. Роберт Зубрин, президент Марсианского общества, относит термин «большой»: «30-метровый кратер, выброшенный зондом, содержал 10 миллионов килограммов реголита. В пределах этого выброса, по оценкам, Было обнаружено 100 кг воды. Это более низкой концентрацией воды, чем в почве самых засушливых пустынь Земли. Напротив, мы представлены на Марсе области размером с континент, которые составляют 600 000 частей на миллион, или 60% воды по весу ». Хотя Луна в целом очень сухая, попадания ударного элемента LCROSS было выбрано из-за высокой концентрации водяного льда. Расчеты доктора Зубрина не являются надежным основанием для оценки процентного содержания воды в реголите на этом участке. Исследователи, обладающие опытом в этой области, подсчитали, что реголит в месте падения содержал 5,6 ± 2,9% водяного льда, а также отметили другие летучих веществ. Углеводороды, материалы, содержащие серу, диоксид углерода, оксид углерода, метан и аммиак присутствовали.

В марте 2010 года ISRO сообщила, что результаты его мини-РЛС на борту Чандраяана-1 согласились с отложениями льда на северном полюсе Луны. По оценкам, на северном полюсе имеется не менее 600 миллионов тонн льда в пластах относительно чистого льда толщиной не менее пары метров.

В марте 2014 года исследователи, которые ранее опубликовали отчеты о возможном количестве вода на Луне, сообщили о новых открытиях, которые значительно уточнили их прогнозы.

В 2018 году было объявлено, что инфракрасные данные M из Чандраяна-1 были повторно проанализированы, чтобы подтвердить наличие воды на обширных просторах

Китайский посадочный модуль Chang'e 4 и его марсоход Yutu 2 находится на лунной поверхности на другой стороне Луны в Южном полюс - Эйткен, анализируя поверхность Луны для помощи в поисках воды.

Преимущества, недостатки, проблемы и потенциальные решения

Колон естественного тела обеспечитный источник материалов для строительства и других целей в космосе, включая защиту от космического излучения. Энергия, необходимая для отправки объектов с Луны в космос, намного меньше, чем с Земли в космос. Это может создать Луне создание материалов в цис-лунном пространстве. Для ракет, запускаемых с Луны, потребуется меньше топлива местного производства, чем для ракет, запускаемых с Земли. Некоторые предложения включают использование устройства электрического ускорения (движителей массы ) для ущерба объектов с Луны без создания ракет. Другие предложили привязки обмена импульссом (см. Ниже). Кроме того, у Луны действительно есть некоторая гравитация, которая показывает опыт на сегодняшний день, может иметь жизненно важное значение для развития плода и долгосрочного здоровья человека. Однако неясно, подходит ли для этой цели гравитация Луны (примерно одна шестая от земной).

Кроме того, Луна является ближайшим к Земле крупным телом в Солнечной системе. В то время как некоторые астероиды, пересекающие Землю, проходят иногда ближе, расстояние до Луны постоянно находится в пределах небольшого диапазона, близкого к 384 400 км. Эта близость имеет несколько преимуществ:

  • Строительство обсерваторий на Луне из лунных материалов дает многие из космических объектов без необходимости запускать их в космос. лунный грунт, хотя он представляет проблему для любых движущихся частей телескопов, может быть смешан с углеродными нанотрубками и эпоксидными смолами в изготовление зеркал диаметром до 50 метров. Это относительно недалеко; астрономическое видение не имеет значения; некоторые кратеры у полюсов постоянно темные и холодные, поэтому они особенно полезны для инфракрасных телескопов ; и радиотелескопы на другой стороне защищены от радиопереговоров Земли. Лунный зенитный телескоп можно дешево сделать с ионной жидкостью.
  • Ферма на северном полюсе Луны может обеспечить восемь часов солнечного света в течение местного лета, перемещая посевы в поле и из него. солнечный свет, который длится все лето. Благоприятная температура, радиационная защита, насекомые для опыления и все другие потребности растений могут быть искусственно обеспечены в течение местного лета за определенную плату. Согласно одной оценке, космическая ферма площадью 0,5 гектар могла прокормить 100 человек.

У Луны как места колонии есть несколько недостатков и / или проблем:

  • Длинная лунная ночь не позволяет полагаться на солнечную энергию. Требуется, чтобы колония, находящаяся на освещенном солнцем экваториальной поверхности, выдерживала большие экстремальные температуры (от примерно 95 К (-178,2 ° C) до примерно 400 K (127 ° C)). Исключением из этой ограничения ограничения так называемые «пики вечного света », расположенные на северном полюсе Луны, которые постоянно залиты солнечным светом. Обод кратера Шеклтона, направленный к южному полюсу Луны, также имеет почти постоянное солнечное освещение. Другие области около полюсов, которые связаны в электросеть. Температура на 1 метр ниже поверхности Луны, по оценкам, будет почти постоянной в течение месяца, изменяясь с широтой от около 220 К (-53 ° C) на экваторе до около 150 К (-123 ° C) на суше. полюсов.
  • Луна сильно обеднена летучими элементами, такими как азот и водород. Углерод, образующий летучие оксиды, также обеднен. Ряд роботов-зондов, в том числе Lunar Prospector, собрали доказательства наличия водорода в коре Луны в соответствии с тем, что можно было бы ожидать от солнечного ветра, и более высоких концентраций у полюсов. Были некоторые разногласия, должны ли водород обязательно находиться в форме воды. Миссия 2009 года с помощью спутника наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) доказала, что на Луне есть вода. Эта вода существует в форме льда, возможно, смешанная в виде мелких кристаллов в реголите в более холодном ландшафте, чем когда-либо добывали. Другие летучие вещества, содержащие и азот, были обнаружены в той же холодной ловушке, что и лед. Если не будет найдено достаточных средств для восстановления этих летучих веществ на Луне, их импортировать из-то другого источника для поддержания жизни и промышленных процессов. Летучие вещества необходимо тщательно переработать. Это ограничит скорость роста колонии и делает ее зависимой от импорта. Транспортные расходы были бы снижены за счет лунного космического лифта, если и когда он будет построен.
  • Объявление 2006 г. обсерватории Кека о том, что бинарный троян астероид 617 Патрокл и, возможно, большое количество других троянских объектов на орбите Юпитера, вероятно, состоят из водяного льда со слоем пыли, предполагаемые большие количество водяного льда на более близком астероиде главного пояса 1 Церера предполагает, что импорт летучих веществ из этого региона через межпланетную транспортную сеть может быть практичным в не столь отдаленном будущем. Однако эти возможности зависят от сложного и дорогостоящего использования ресурсов от средней до внешней Солнечной системы, которые становятся доступными для лунной колонии в течение значительного периода времени.
  • Отсутствие существенного атмосферы для изоляции приводит к экстремальным температурам и условиям на поверхности Луны чем-то похожими на глубокий космос вакуум с поверхностным давлением (ночь) 3 × 10 бар. Он также создает лунную поверхность подверженной вдвое меньшее количеству радиации, чем в межпланетном пространстве (другая половина блокируется самой Луной под колонией), что поднимает угрозы для здоровья от космических лучей и риск облучения протонами от солнечного ветра. В 2020 году сообщили о первых измерениях дозы радиационного облучения на поверхности Луны, выполненных с помощью китайского спускового аппарата Chang'e 4. Лунный щебень может защитить жилые помещения от космических лучей. Защита от солнечных вспышек во время внешних экспедиций более проблематична.
  • Когда Луна проходит через хвост магнитосферы Земли, плазменный слой раскачивается. по его поверхности. Электроны врезаются в Луну и снова высвобождаются УФ-фотонами на дневной стороне, но повышают напряжение на темной стороне. Это накопление отрицательного заряда от -200 В до -1000 В. См. Магнитное поле Луны.
  • Лунная пыль - чрезвычайно абразивное стеклообразное вещество, образованное микрометеоритами и не имеющее заземления из-за отсутствия выветривания.. Он прилипает ко всему, может повредить оборудование и может быть токсичным. Его бомбардируют заряженные частицы солнечного ветра, он сильно ионизирован и вреден при вдыхании. По этой причине во время миссий Аполлона в 1960-х и 1970-х годах астронавты страдали респираторными проблемами при обратных полетах с Луны.
  • Выращивание сельскохозяйственных культур на Луне сталкивается с трудными проблемами из-за долгой лунной ночи (354 часа), резких колебаний температуры поверхности, солнечных вспышек, почти без азота и мало калия в почве и отсутствия насекомых. для опыления. Из-за отсутствия какой-либо материальной атмосферы на Луне растения необходимо выращивать в герметичных камерах, хотя эксперименты показали, что они могут процветать при более низком давлении, чем на Земле. Использование электрического освещения для компенсации 354-часовой ночи может быть затруднено: один акр (0,405 гектара) растений на Земле обладает максимальной мощностью солнечного света в 4 мегаватта в полдень. Эксперименты, проведенные советской космической программой в 1970-х годах показывают обычные, что можно выращивать культуры с циклом 354 часа света и 354 часа темноты. Были предложены концепции лунного земледелия, в том числе использование минимального искусственного освещения для поддержания растений в ночное время и использование быстрорастущих культур, которые были бы выращивать как рассаду с искусственным освещением и собирать урожай в конце одного лунного периода. день. Эксперимент в рамках китайской миссии лунного посадочного модуля Chang'e 4 показал, что семена могут прорастать и расти в защищенных условиях на Луне (январь 2019 г.). Семена хлопка смогли выдержать суровые условия, по крайней мере, сначала, став первыми растениями, когда-либо появившимися на поверхности другого мира. Но без источника тепла растения погибли в холодную лунную ночь.

Местоположение

Советский астроном Владислав Васильевич Шевченко в 1988 году следующие три критерия, которым должен соответствовать лунный форпост:

  • хорошие условия для операции по транспортировке;
  • большое количество различных типов природных объектов и объектов на Луне, представляющих научный интерес; и
  • природные ресурсы, такие как кислород. Содержание определенных минералов, таких как оксид железа, сильно варьируется на поверхности Луны.

Хотя колония может располагаться где угодно, потенциальные места для лунной колонии можно разделить на три большие категории.

Полярные регионы

Есть две причины, по которым северный полюс и южный полюс Луны могут быть привлекательными местами для поселения людей. Во-первых, есть свидетельства присутствия воды в некоторых постоянно затененных участках около полюсов. Во-вторых, ось вращения Луны достаточно близка к тому, чтобы быть перпендикулярной плоскости эклиптики, так что радиус полярных кругов Луны составляет менее 50 км. Таким образом, станции сбора энергии могут быть расположены так, чтобы по крайней мере одна из них постоянно находилась под воздействием солнечного света, что позволяет питать полярные колонии почти исключительно солнечной энергией. Солнечная энергия будет недоступна только во время лунного затмения, но эти события относительно кратковременны и абсолютно предсказуемы. Следовательно, любой такой колонии потребуется резервный источник энергии, который мог бы временно поддерживать колонию во время лунных затмений или в случае любого инцидента или неисправности, влияющей на сбор солнечной энергии. Водородные топливные элементы были бы идеальными для этой цели, поскольку необходимый водород можно было бы получить на месте, используя полярную воду Луны и избыточную солнечную энергию. Более того, из-за неровной поверхности Луны в некоторых местах почти непрерывно солнечный свет. Например, гора Малаперт, расположенная недалеко от кратера Шеклтона на южном полюсе Луны, предлагает несколько преимуществ в качестве места:

  • Большую часть времени она находится под воздействием Солнца ( см. Пик Вечного Света ); два близко расположенных массива солнечных панелей будут получать почти непрерывное питание.
  • Его близость к кратеру Шеклтона (116 км или 69,8 миль) означает, что он может обеспечивать питание и связь с кратером. Этот кратер потенциально ценен для астрономических наблюдений. Инфракрасный прибор выиграет от очень низких температур. Радиотелескоп был бы экранирован от земных радиопомех.
  • Ближайший Shoemaker и другие кратеры находятся в постоянной глубокой тени и может ц содержать содержащие вод и других летучих веществ.
  • На высоте около 5000 метров (16000 футов) он предлагает линию прицел связь над большой областью Луны, а также с Землей.
  • Бассейн Южный полюс-Эйткен расположен на южном полюсе Луны. Этот второй по величине ударный бассейн в Солнечной системе должен предоставить геологам доступ к глубоким слоям лунной коры. Это то место, где приземлился китайский Chang'e 4, на дальней стороне.

НАСА решило использовать южнополярную площадку для эталонного проекта лунной заставы в главе Исследование исследовательских систем, посвященной Луне архитектура.

На северном полюсе край кратера Пири был предложен в качестве благоприятного места для базы. Изучение изображений с миссии Клементина в 1994 году, по-видимому, показывает, что части края кратера постоянно освещаются солнечным светом (за исключением лунных затмений ). В результате ожидается, что температурные условия в этом месте останутся очень стабильными, в среднем -50 ° C (-58 ° F). Это сопоставимо с зимними условиями на полюсах холода Земли в Сибири и Антарктиде. Внутренняя часть кратера Пири также может быть

Эксперимент с бистатическим радаром 1994 года, проведенный во время миссии Клементина, показала наличие водяного льда вокруг южного полюса. Космический аппарат Lunar Prospector сообщил в 2008 году об увеличении водорода на южном полюсе и еще больше на северном полюсе. С другой стороны, результаты, полученные с помощью радиотелескопа Аресибо, были интерпретированы как указание на то, что аномальные радиолокационные сигнатуры Клементина не указывает на лед, а на неровность поверхности. Эта интерпретация, однако, не является общепринятой.

Потенциальное ограничение полярных областей состоит в том, что приток солнечного ветра может создать электрический заряд на подветренной стороне краев кратеров. Результирующая разница напряжений может повлиять на электрическое оборудование, изменить химический состав поверхности, разрушить поверхность и левитировать лунную пыль.

Экваториальные области

В экваториальных областях Луны, вероятно, будут более высокие концентрации гелия. 3 (редко встречается на Земле, но очень востребован для использования в космическом ядерном синтезе), что солнечный ветер имеет более высокий угол падения. Они также обладают преимуществом во внеслунном движении: преимущество для запуска материала невелико из-за медленного вращения Луны, но соответствующая орбита совпадает с эклиптикой, почти совпадает с лунной орбитой вокруг Земли и почти совпадает с экваториальной. самолет Земли.

Несколько зондов приземлились в районе Oceanus Procellarum. Есть много областей и проблем, которые могут быть предметом длительного изучения, такие как аномалия гамма Рейнера и темный дно кратер Гримальди.

Дальняя

на обратной стороне Луны отсутствует прямая связь с Землей, хотя спутник связи в L2 точке Лагранжа или сеть орбитальных спутников обеспечить связь между дальней Луны и Земли. Дальняя сторона также является местом для большого радиотелескопа. Из-за атмосферы это место также подходит для оптических телескопов, подобных Очень большому телескопу в Чили.

Ученые подсчитали, что самые высокие уровни гелия-3 могут быть обнаружены в марии на другой стороне, а также в области ближней стороны, концентрация титана на основе минерала ильменит. На ближней стороне Земля и ее магнитное поле частично экранированная поверхность от солнечного ветра на каждую орбите. Но дальняя сторона полностью открыта и, следовательно, должна принимать несколько часть ионного потока.

Лунные лавовые трубы

Солнечный свет раскрывает местность лунного кратера глубиной 100 метров., который может быть разрушенной лавовой трубой.

Лунные лавовые трубки потенциальным местом для строительства лунной базы. Любая неповрежденная лавовая трубка на Луне может служить укрытием от суровых условий лунной поверхности, с ее частыми ударами метеоритов, высокоэнергетическим ультрафиолетовым излучением и энергичными частями, а также резкими суточными колебаниями температуры. Лавовые трубы являются идеальным местом для укрытия из-за доступа к ближайшим ресурсам. Они также зарекомендовали себя как надежные конструкции, выдержавшие испытание временем в течение миллиардов лет.

Подземная колония сможет избежать экстремальных температур на поверхности Луны. В дневное время (около 354 часов) средняя температура составляет около 107 ° C (225 ° F), хотя она может подниматься до 123 ° C (253 ° F). Ночной период (также 354 часа) имеет среднюю температуру около -153 ° C (-243 ° F). Под землей днем ​​и ночью температура будет около -23 ° C (-9 ° F), и люди могут установить обычные обогреватели для тепла.

Одна такая лавовая труба была обнаружена в начале 2009 года.

Структура

Среда обитания

Было много предложений относительно модулей среды обитания. Конструкции развивались на протяжении многих лет по мере роста человечества о Луне и изменениях технологических возможностей. Предлагаемые места обитания различных типов аппаратов космических кораблей или их используемых топливных баков до надувных модулей различных форм. Некоторые опасности лунной среды, такие как резкие перепады температуры, отсутствие атмосферы или магнитного поля (что означает более высокие уровни радиации и микрометеороидов) и долгие ночи, были неизвестны на раннем этапе. Предложения изменились, поскольку эта опасность были признаны и приняты во внимание.

Подземные колонии

могут предоставить построить лунную колонию под землей, которая защитит от радиации и микрометеороидов. Это также значительно снижает риск утечки воздуха, так как колония будет полностью закрыта снаружи, за исключением нескольких выходов на поверхности.

Строительство подземной базы, вероятно, было бы более сложным; одна из первых машин с Земли могла бы быть землеройной машиной с дистанционным управлением. После создания потребуется какое-то отвердение, чтобы избежать обрушения, возможно, распыляемое бетонное вещество, изготовленное из доступных материалов. Может затем быть применен более пористый изоляционный материал, также изготовленный на месте. Rowley Neudecker предложили машины «таять на ходу», оставляющие стеклянные внутренние поверхности. Также можно использовать методы добычи, такие как комната и столб. Затем можно установить надувные самоуплотняющиеся тканевые средства для удержания воздуха. В конце концов подземный город может быть построен. Подземные фермы нуждаются в искусственном солнечном свете. В качестве альтернативы раскопкам лавовая труба может быть закрыта и изолирована, что решит проблему радиационного воздействия. В Европе студенты изучают альтернативное решение раскопок среды обитания в ледяных кратерах Луны.

Наземные колонии

Концепция создания среды обитания на Луне с двойным куполом Модель НАСА предлагаемого надувного модуля

Возможно, более простым решением было бы построить лунную базу на поверхности и покрыть модули лунным грунтом. лунный грунт состоит из уникальной смеси кремнезема и железосодержащих соединений, которые могут быть сплавлены в стеклообразное твердое вещество с использованием энергии. Блачич изучил механические свойства лунного стекла и показал, что это многообещающий материал для создания жестких структур, если он покрыт металлом для защиты от влаги. Это может использовать «лунные кирпичи» в конструктивных конструкциях или остекловывать рыхлую грязь с образованием твердой керамической корки.

Лунная база, построенная на поверхности, должна быть защищена улучшенной радиационной защитой и защитой от микрометеороидов. Постройка лунной базы внутри глубокого кратера обеспечит хотя бы частичную защиту от радиации и микрометеороидов. Искусственные магнитные поля были предложены в качестве средств защиты от радиации для дальних миссий с экипажем в дальнем космосе, и, возможно, можно использовать аналогичную технологию в лунной колонии. Некоторые регионы на Луне обладают сильными локальными магнитными полями, которые частично увеличивают воздействие солнечных и галактических частиц.

В отличие от обычных лунных мест обитания, спроектированных инженерами, на базе Лондона Foster + Partners архитектурная фирма предложила в январе 2013 года 3D-принтер для строительства зданий, будет использовать сырье лунного реголита для производства лунных строительных конструкций с использованием закрытых надувных сред обитания для размещения людей внутри лунных структур с твердой оболочкой. В целом, эти среды обитания потребуют, чтобы использовались местные лунные материалы, в которых использовались десять процентов массы конструкции . «Отпечатанный» лунный грунт обеспечит как «радиационную, так и температурную изоляцию. Внутри легкая надувная лодка под давлением с такой же куполообразной формой станет средой обитания для первых поселенцев на Луне. Технология строительства будет переходное смешивание лунного материала с оксидом магния, что превратит «лунный материал в пульпу, которую можно распылять для формирования блока», когда применяемая связующая соль, которая превращает [этот] материал в твердое тело, подобное Наземные версии этой технологии 3D-печати здания уже печатают 2 метра (6 футов 7 дюймов) строительного материала в час с помощью принтеров следующего поколения, способных выполнять 3,5 метра (11 футов) в час, что достаточно для завершения строительства здания следующего поколения

Лунная столица

В 2010 году на конкурсе «Лунная столица» была вручен приз за проект лунной среды обитания, которая должна была стать подземным международным торговым центром, способным поддерживать персонал из Лунная деньги должны быть самодостаточной в отношении продуктов питания и других необходимых материалов для жизнеобеспечения. Бостонским обществом архитекторов, Google Lunar X Prize и Советом Новой Англии Американского института аэронавтики и астронавтики.

3D-печать конструкции

Блок весом 1,5 метрической тонны (3300 фунтов), напечатанный на 3D-принтере из смоделированной лунной пыли, для демонстрации возможности строительства лунной базы с использованием местных материалов

31 января 2013 г. ESA с Foster + Partners, протестировал напанную на 3D-принтере протестировал, которая может быть построена из лунного реголита для использования в качестве лунной базы.

Энергия

Ядерная энергия

Ядерный реактор деления может удовлетворить большую часть требований к мощности лунной базы. С помощью реакторов деления можно было преодолеть трудности 354-часовой стрелки. По данным НАСА, атомная электростанция деления может стабильно вырабатывать 40 киловатт, что эквивалентно примерно восьми домов на Земле. Художественная концепция такой станции, опубликованное НАСА, предполагает, что реактор должен быть закопан под поверхностью Луны, чтобы защитить ее от окружения; радиаторы, выходящие из башни-подобной части генератора, простирающейся над поверхностью над реактором, будут распространяться в космос, чтобы отводить любую оставшуюся тепловую энергию.

Радиоизотопные термоэлектрические генераторы могут использовать в качестве источника резервного источника питания для колоний на солнечной энергии.

Одной из конкретных программ развития в 2000-х годах был проект Поверхностная мощность деления (FSP) NASA и DOE, деление энергосистема сосредоточена на «разработке и демонстрации энергосистемы номинальной мощностью 40 кВтэ для поддержки исследовательских миссий человека. В концепции системы FSP используется обычный низкотемпературный реактор из нержавеющей стали, с жидкометаллическим охлаждением технология в сочетании с преобразованием мощности Стирлинга ». По состоянию на 2010 год были успешно завершены крупные аппаратные испытания компонентов, и готовились демонстрационные испытания неядерной системы.

В 2017 году НАСА начало проект Kilopower, в ходе которого испытывался реактор KRUSTY. Япония имеет концептуальный дизайн RAPID-L.

Добыча гелия-3 может быть предложена для замены трития для потенциального производства термоядерной в будущем.

Солнечная энергия

Солнечная энергия - возможный источник энергии для лунной базы. Многие виды сырья, необходимые для производства солнечных панелей, могут быть добыты на месте. Однако длинная лунная ночь (354 часа или 14,75 земных суток) является недостатком солнечной энергии на поверхности Луны. Это можно решить, построив несколько электростанций, чтобы хотя бы одна из них всегда находилась при дневном свете. Другой вариант - построить такую ​​электростанцию ​​там, где есть постоянный или почти постоянный солнечный свет, например, на горе Малаперт около южного полюса Луны или на краю кратера Пири Рядом с северным полюсом. Установлены солнечные панели на солнечных батареях. Третья возможность - оставить панели на орбите и направить энергию вниз в виде микроволн.

Преобразователи солнечной энергии не обязательно должны быть кремниевыми солнечными панелями. Может быть более выгодно использовать большую разницу температуры между солнцем и тенью для работы генераторов теплового двигателя. Концентрированный солнечный свет также может передаваться через зеркала и деревню в двигателях Стирлинга или генераторах солнечного желоба, или он может быть непосредственно для освещения, сельского хозяйства и технологического тепла. Сфокусированное тепло можно также использовать при обработке материалов для извлечения различных элементов из материалов поверхности Луны.

Накопление энергии

Топливные элементы на космическом шаттле надежно работали до 17 земных дней за раз. На Луне они понадобятся всего 354 часа (14 ⁄ 4 дней) - продолжительность лунной ночи. Топливные элементы производят воду непосредственно в виде отходов. Текущая технология топливных элементов более продвинута, чем элементы шаттла - PEM (протонообменная мембрана) вырабатывают значительно меньше тепла (хотя их отходящее тепло, вероятно, будет полезно в течение лунной ночи). уменьшенная масса радиаторов с меньшим тепловыделением. Это делает запуск PEM с Земли более экономичным, чем клетки шаттла. PEM еще не были испытаны в космосе.

Объединение топливных элементов с электролизом обеспечило бы «вечный» источник электричества - солнечную энергию можно было бы использовать для выработки энергии в течение лунного дня и топливных элементов в ночное время. В течение периода лунного дня солнечная энергия также установил электролиза воды, созданной в топливных элементах, хотя будут небольшие газы, которые необходимо будет восполнить.

Даже если бы лунные колонии могли обеспечить себе доступ к почти непрерывному источнику солнечной энергии, им все равно потребовалось бы топливные элементы или альтернативную систему хранения энергии, чтобы поддерживать себя во время лунных затмений и чрезвычайных ситуаций.

Транспорт

Земля-Луна

Обычные ракеты до сих пор использовались для всех исследований Луны. Миссия ЕКА SMART-1 с 2003 по 2006 год использовались обычные химические ракеты для достижения орбиты и двигатели на эффекте Холла, чтобы добраться до Луны за 13 месяцев. НАСА использовалось бы химическиееты на своем ускорителе Ares V и посадочном модуле Altair, которые разработаны для запланированного возвращения на Луну примерно в 2019 году, но это было отменено. Строители, искатели местоположения и другие астронавты, были взяты по четыре за раз на космическом корабле НАСА Орион.

Предлагаемые концепции транспортировки Земля-Луна: Космические лифты.

поверхность

Художественная концепция лунохода, выгружаемого с грузового космического корабля

Лунным колонистам потребуется способность перевозить грузы и людей к модум и космическим кораблям и обратно, а также проводить научные исследования большой площади лунной поверхности в течение длительных периодов времени. Предлагаемые концепции включают в себя различные транспортные средства, от небольших открытых вездеходов до больших модулей с лабораторным оборудованием, например концепт вездехода Toyota.

Роверы могут быть полезны, если местность не слишком крутая или холмистая. Единственными марсоходами, которые работали на поверхности Луны (по состоянию на 2008 г.), являются три космических аппарата Apollo Lunar Roving Vehicle (LRV), разработанные Boeing, два советских робота Луноходы и китайский марсоход Юту в 2013 году. LRV был открытым марсоходом для экипажа из двух человек и имел дальность действия 92 км в течение одного лунного дня. Одно исследование НАСА привело к созданию концепции мобильной лунной лаборатории - герметичного марсохода с экипажем для экипажа из двух человек с дальностью действия 396 км. В Советском Союзе были разработаны различные концепции марсоходов серии Луноход и L5 для возможного использования в будущих пилотируемых полетах на Луну или Марс. Все эти конструкции марсоходов были герметизированы для более длительных полетов.

Если бы на поверхности Луны было построено несколько баз, их можно было бы связать друг с другом постоянными железнодорожными системами. Для транспортных линий были предложены как обычные, так и системы магнитной левитации (Maglev ). Системы Mag-Lev особенно привлекательны, поскольку на поверхности нет атмосферы, замедляющей поезд поезд, поэтому транспортные средства могут развивать скорость, сравнимую со скоростью самолета на Земле. Однако одно существенное отличие от лунных поездов состоит в том, что вагоны должны быть индивидуально опломбированы и иметь собственные системы жизнеобеспечения.

Для сложных участков может быть более подходящим летательный аппарат. Bell Aerosystems предложила свою конструкцию лунного летающего аппарата в рамках исследования для НАСА, в то время как Bell предложила пилотируемую летающую систему, аналогичную концепцию.

Поверхность в космос

Технология запуска

A массовый драйвер - длинная конструкция, уходящая к горизонту - как часть лунной базы. Концептуальная иллюстрация НАСА.

Опыт показывает, что запуск людей в космос намного дороже, чем запуск грузов.

Одним из способов доставки материалов и продуктов с Луны на межпланетную станцию ​​может быть массовый драйвер, пусковая установка снарядов с магнитным ускорением. Груз будет подбираться с орбиты или с орбиты Земля-Луна точки Лагранжа с помощью корабля-шаттла, использующего ионную двигательную установку, солнечные паруса или другие средства, и доставлять его на околоземную орбиту. или другие места назначения, такие как околоземные астероиды, Марс или другие планеты, возможно, с помощью Межпланетной транспортной сети.

A лунный космический лифт можно было бы транспортировать людей, сырье и продукты туда и обратно орбитальная станция в лагранжевых точках L1 или L2. Химические ракеты доставили бы полезный груз с Земли в лунную точку L1Лагранжа. Оттуда трос будет медленно опускать полезный груз до мягкого приземления на лунную поверхность.

Другие возможности включают тросовую систему с обменом импульсом.

Стоимость запуска

  • Оценки стоимости единицы массы Возможности запуска грузов или людей с Луны различаются, и последствия будущих технологических усовершенствований трудно предсказать. Верхняя граница стоимости запуска материалов с Луны может составлять около 40 000 000 долларов за килограмм, исходя из деления затрат по программе Apollo на количество возвращенного материала. С другой стороны, дополнительные затраты на запуск материала с Луны с использованием электромагнитного ускорителя могут быть довольно низкими. Предполагается, что эффективность запуска материала с Луны с помощью предлагаемого электрического ускорителя составляет около 50%. Если вагон массового водителя весит столько же, сколько и груз, два килограмма должны быть ускорены до орбитальной скорости на каждый килограмм, выведенный на орбиту. Тогда общая эффективность системы упадет до 25%. Таким образом, для вывода дополнительного килограмма груза на низкую орбиту с Луны потребуется 1,4 киловатт-часа. При обычной стоимости электроэнергии на Земле 0,1 доллара за киловатт-час, это составляет 0,16 доллара за энергию для запуска килограмма груза на орбиту. Фактическая стоимость операционной системы, потери энергии на кондиционирование, стоимость излучения отработанного тепла, стоимость обслуживания всех систем и процентные расходы на капитальные вложения являются соображениями.
  • Пассажиры не могут быть разделены в размер посылки, рекомендованный для груза массового водителя, и не подвергающийся сотням ускорений свободного падения. Однако технические разработки могут также повлиять на стоимость вывода пассажиров на орбиту с Луны. Вместо того, чтобы приносить с Земли все топливо и окислитель, жидкий кислород можно было бы производить из лунных материалов, а водород должен поступать с лунных полюсов. Стоимость их производства на Луне пока неизвестна, но они будут дороже, чем затраты на производство на Земле. Ситуация с локальным водородом наиболее открыта для предположений. В качестве ракетного топлива водород может быть расширен путем химического соединения его с кремнием с образованием силана, что еще предстоит продемонстрировать в реальном ракетном двигателе. В отсутствие дополнительных технических разработок стоимость транспортировки людей с Луны была бы препятствием для колонизации.

Поверхность в и из цис-лунного пространства

A цис-лунная система была предложена с использованием тросов для достижения обмен импульсом. Эта система требует нулевого ввода полезной энергии и может не только извлекать полезные нагрузки с поверхности Луны и транспортировать их на Землю, но также может перемещать полезные нагрузки с мягкой земли на поверхность Луны.

Экономическое развитие

Для долгосрочной устойчивости космическая колония должна быть близка к самодостаточности. Добыча и очистка лунных материалов на месте - для использования как на Луне, так и в других местах Солнечной системы - может дать преимущество перед поставками с Земли, поскольку они могут быть запущены в космос при гораздо более низкой стоимости энергии, чем с Земли. Возможно, что в 21 веке для межпланетных исследований потребуется запускать большие объемы грузов, а низкая стоимость доставки товаров с Луны может быть привлекательной.

Обработка материалов из космоса

В долгосрочной перспективе Луна, вероятно, будет играть важную роль в обеспечении сырьем космических строительных объектов. Невесомость в космосе позволяет обрабатывать материалы способами, невозможными или трудными на Земле, такими как «вспенивание» металлов, когда газ вводится в расплавленный металл, а затем металл отжигается медленно. На Земле пузырьки газа поднимаются и лопаются, но в условиях невесомости этого не происходит. Процесс отжига требует большого количества энергии, так как материал остается очень горячим в течение длительного периода времени. (Это позволяет перестроить молекулярную структуру.)

Экспорт материала на Землю

Экспорт материала на Землю в торговле с Луны более проблематичен из-за стоимости транспортировки, которая может сильно варьироваться, если Луна промышленно развита (см. «Затраты на запуск» выше). Одним из предлагаемых товаров для торговли является гелий-3 (He), который переносится солнечным ветром и накапливается на поверхности Луны в течение миллиардов лет, но встречается на Земле лишь изредка. Гелий-3 может присутствовать в лунном реголите в количествах от 0,01 ppm до 0,05 ppm (в зависимости от почвы). В 2006 году его рыночная цена составляла около 1500 долларов за грамм (1,5 миллиона долларов за килограмм), что более чем в 120 раз превышало стоимость единицы веса золота и более чем в восемь раз превышало стоимость родия.

. В будущем он, добытый с Луны, может быть использован в качестве топлива в термоядерных термоядерных реакторах. Для производства электроэнергии, потребляемой Землей в год, потребуется около 100 метрических тонн (220 000 фунтов) гелия-3, а на Луне должно быть достаточно, чтобы обеспечить это количество на 10 000 лет.

Получено экспортное топливо из лунной воды

Чтобы снизить стоимость транспортировки, Луна могла хранить топливо, произведенное из лунной воды, в одном или нескольких хранилищах между Землей и Луной, чтобы пополнение запасов ракет или спутниковна околоземной орбите. Shackleton Energy Company оценивает инвестиции в эту инфраструктуру примерно в 25 миллиардов долларов.

Спутники на солнечной энергии

Джерард К. О'Нил, отмечая проблему высоких затрат на запуск. в начале 1970-х годов пришла идея построить спутники солнечной энергии на орбите из материалов с Луны. Затраты на запуск с Луны будут сильно отличаться, если Луна промышленно развита (см. «Затраты на запуск» выше). Это предложение было основано на современных оценках будущих затрат на запуск космического корабля.

30 апреля 1979 г. в окончательном отчете «Использование лунных ресурсов для строительства космического пространства», подготовленном подразделением General Dynamics Convair по контракту NASA NAS9-15560, было сделано заключение, что использование лунных ресурсов будет дешевле, чем земные материалы для системы, состоящей всего из нескольких как тридцать спутников на солнечной энергии мощностью 10 ГВт каждый.

В 1980 году, когда стало очевидно, что оценки стоимости запуска космического корабля NASA были чрезвычайно оптимистичными, O'Neill et al. опубликовал еще один способ производства с использованием лунных материалов с гораздо более низкими начальными затратами. Эта концепция SPS 1980-х годов меньше полагалась на присутствие человека в космосе и больше на частично самовоспроизводящихся системах на лунной поверхности под телеприсутствием контролем рабочих, размещенных на Земле.

См. Также

  • Портал космических полетов
  • Портал Солнечной системы

Ссылки

Примечания

Общие ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

В Викиверситете есть учебные ресурсы о Лунном городе бум
На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Колонизация Луны.
Последняя правка сделана 2021-05-15 03:32:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте