HVORDAN KOLONISERER VI MåNEN?

Send

Velkommen tilbake til vår serie om kolonisering av solsystemet! I dag ser vi på det nærmeste av himmelnaboene til Jorden. Det stemmer, vi ser på månen!

Sjansen er stor for at vi alle har hørt om det mer enn en gang i vår levetid og til og med har noen egne tanker om temaet. Men for romfartsorganer rundt om i verden, futurister og private luftfartsselskaper, er ikke ideen om å kolonisere månen et spørsmål om "hvis", men "når" og "hvordan". For noen er å etablere en permanent menneskelig tilstedeværelse på Månen et spørsmål om skjebne, mens for andre er det et spørsmål om overlevelse.

Ikke overraskende var planene for å etablere en menneskelig bosetning både månelandingen og romløpet. I løpet av de siste tiårene er mange av disse planene blitt støvet av og oppdatert takket være planer for en fornyet æra med måneforsøk. Så hva skulle det til for å etablere en permanent menneskelig tilstedeværelse på Månen, når kan det skje, og er vi opptatt av den utfordringen?

Selv før det ble fremsatt forslag om månekolonier, ble ideen om menneskeheten som lever på Månen utforsket mye i fiksjon, med eksempler som gikk tilbake over et århundre. I tillegg var det betydelige spekulasjoner så sent som på begynnelsen av det 20. århundre om at månen allerede kan være bebodd av urfolks livsformer (omtrent som det man trodde om Mars).

Eksempler i skjønnlitteratur:

Mellom 1940- og 1960-tallet skrev science fiction-forfatter Robert A. Heinlein mye om de første seilasen og eventuell kolonisering av Månen. Disse inkluderer flere noveller fra 1940-tallet som beskriver hvordan livet ville se ut i bosetninger på "Luna" (navnet som vanligvis brukes av Heinlein for å beskrive en kolonisert måne.

I 1966 ga Heinlein ut den Hugo prisbelønte romanen, Månen er en hard elskerinne, som forteller historien om etterkommerne til en månek straffekoloni som kjemper for uavhengighet fra Jorden. Denne historien fikk stor anerkjennelse for måten den kombinerte politiske kommentarer med spørsmål som romutforskning, bærekraft og kunstig intelligens. Det var også i dette arbeidet Heinlein tegnet begrepet “TANSTAAFL” - et forkortelse for “There Ain't No Such Thing As A Free Lunch”.

I 1985 ga Heinlein ut Katten som går gjennom vegger, der store deler av boken foregår på en gratis luna etter at den vant kampen for uavhengighet og inkluderer karakterer fra noen av hans tidligere arbeider.

Månekolonisering ble også utforsket i fiksjon av den avdøde og store Arthur C. Clarke. Dette inkluderte novellen Earthlight (1955), der en bosetning på Månen befinner seg fanget midt i en krig mellom Jorden og en allianse mellom Mars og Venus. Dette ble fulgt av A Fall of Moondust (1961), som har et måneskip fullt av turister som synker ned i et hav av Moondust.

I 1968 samarbeidet Clarke med regissør Stanley Kubrick for å lage science fiction-filmen 2001: A Space Odyssey, der en del av plottet finner sted i en amerikansk månekoloni som er i karantene etter at en gjenstand av fremmed opprinnelse er funnet i nærheten. Clarke utdypet dette i romanversjonen som ble utgitt samme år. En månekoloni nevnes også i Clarkes Nebula og Hugo prisbelønte roman Rendezvous med Rama (1973).

Stipendiat Sci-fi-stor Ursula K. Le Guin inkluderer også en månekoloni i romanen fra 1971 Himmelbenken, som vant Locus-prisen for beste roman i 1972 og ble tilpasset til film to ganger (1980 og 2002). I en alternativ virkelighet ble månebaser etablert i 2002 og deretter angrepet av en fiendtlig fremmed art fra Aldebaran (som i en annen virkelighet er godartet).

I 1973 ga den avdøde og store Isaac Asimov ut romanen Gudene selv, der den tredje seksjonen finner sted i en måneforretning på begynnelsen av det 22. århundre.The Lunatics (1988) av Kim Stanley Robinson (forfatter av Røde Mars trilogien, 2312 og Aurora) sentrerer seg om en gruppe med slaveri som er tvunget til å jobbe under månens overflate for å starte et opprør.

I novellen 1995 “Byrd Land Six” av Alastair Reynolds nevnes en månekoloni med en økonomi sentrert rundt gruvedrift av helium-3. I 1998 ga Ben Bova ut Moonrise og Moonwar, to romaner som sentrerte seg om en månebase som er etablert av et amerikansk selskap og som til slutt gjør opprør mot Jorden. Dette er en del av hans "Grand Tour" -serie som samlet omhandler koloniseringen av solsystemet.

I 2017, Andy Weir (forfatter av Marsboeren) utgitt Artemis, en roman satt i en månebygd som har økonomi bygget rundt måneturisme. Det blir viet stor oppmerksomhet mot detaljene i dagliglivet på Månen, som inkluderer beskrivelser av et kjernekraftverk, et aluminiumsverk og et oksygenproduksjonsanlegg.

Forslag:

Det tidligste registrerte eksemplet på mennesker som lever på Månen ble laget på 1600-tallet av biskop John Wilkins. I hans En diskurs om en ny verden og en annen planet (1638) spådde han at mennesker en dag ville lære å mestre flukt og etablere en månekoloni. Imidlertid ville detaljerte og vitenskapelig baserte forslag ikke komme før på 1900-tallet.

I 1901 skrev H.G. Wells De første mennene i månen, som forteller historien om innfødte måneinnbyggere (selenitter) og inkluderer elementer av ekte vitenskap. I 1920 skrev Konstantin Tsiolkovsky (hyllet av mange for å være "far til astronautikk og rakett") romanen Utenfor jorden. Denne romanen forteller historien om mennesker som koloniserer solsystemet og beskriver i detalj hvordan livet ville se ut i verdensrommet.

Med begynnelsen av Space Race på 1950-tallet har en rekke konsepter og design blitt foreslått av forskere, ingeniører og arkitekter. I 1954 foreslo Arthur C. Clarke å opprette en månebase bestående av oppblåsbare moduler dekket i månestøv for isolering. Kommunikasjon ville bli opprettholdt med astronauter i feltet ved hjelp av en oppblåsbar radiomast.

Over tid skulle det bygges en større, permanent kuppel som baserte seg på en algebasert luftrenser, en atomreaktor for kraft og elektromagnetiske kanoner for å sette i gang last og drivstoff til fartøyer i verdensrommet. Clarke ville utforske dette forslaget videre med sin novelle fra 1955 Earthlight.

I 1959 startet den amerikanske hæren en studie kjent som Project Horizon, en plan for å etablere et fort på Månen i 1967. Planen så for seg en første landing som ble utført av to “soldat-astronauter” i 1965, fulgt av bygningsarbeidere og last levert ved hjelp av iterasjoner av Saturn I rakett kort tid etter.

I 1959 foreslo John S. Rinehart - daværende direktør for Mining Research Laboratory ved Colorado School of Mines - en månestruktur som kunne “[flyte] i et stasjonært hav av støv”. Dette var som svar på den da populære teorien om at det var hav av regolit som var oppe 1,5 km (en kilometer) dypt på Månen.

Dette konseptet ble skissert i Rineharts studie, "Grunnleggende kriterier for månebygging", i Journal of the British Interplanetary Society, hvor han beskrev en "flytende base" bestående av en halvsylinder med halvkuppler i begge ender og et mikrometeoroidskjold plassert ovenfor.

I 1961, samme år som president Kennedy kunngjorde Apollo-programmet, ga US Air Force ut en hemmelig rapport basert på den forrige vurderingen av en måneforsvarlig base laget av den amerikanske hæren. Planen, som ble kjent som Lunex-prosjektet, krevde en månelanding av mannskap som til slutt ville føre til en underjordisk flyvåpenbase på Månen innen 1968.

I 1962 publiserte John DeNike (programleder for NASAs avanserte programmer) og Stanley Zahn (teknisk direktør for Lunar Basing Studies i Martin Company's Space Division) en studie med tittelen “Lunar Basing”. Konseptet deres ba om en underjordisk base som ligger ved Sea of Tranquility, det fremtidige landingsstedet for Apollo 11 oppdrag.

I likhet med Clarkes forslag, vil denne basen stole på atomreaktorer for kraft og et algebasert luftfiltreringssystem. Basen vil bestå av 30 habitatmoduler fordelt mellom syv boområder, åtte driftsområder og 15 logistikkområder. den totale basen ville måle 1300 m² (14.000 fot²) i størrelse som kunne romme 21 besetningsmedlemmer.

I løpet av 1960-årene produserte NASA flere studier som tok til orde for opprettelse av naturtyper inspirert av Apollo-programmets misjonsarkitektur (spesielt Saturn V rakett og derivater derav). Disse planene så for seg at romstasjonsmoduler plasseres på månens overflate og bruker eksisterende design og teknologi for å kutte kostnader og sikre pålitelighet.

I 1963, i løpet av det 13. Fortsettelser av kollokviet Lunar and Planetetary Exploration, William Sims produserte en studie med tittelen “Architecture of the Lunar Base”. Hans design ba om at et habitat skulle bygges under veggen i et slagkrater med et landingsfelt i nærheten for romfartøy. Habitatet vil være tre etasjer høyt med oppoverper nivå som gir utsikt over overflaten gjennom vinduer.

Disse vinduene vil også gi rom for lys inn i leveområdet og ville være isolert med vanntanker for strålebeskyttelse. Kraft skulle leveres av atomreaktorer mens deler av naturtypen ville være dedikert til å skaffe kontor, verksteder, laboratorier, boområder og en gård for å produsere så mye av besetningens mat som mulig.

Men kanskje den mest innflytelsesrike designen fra Apollo-tiden var den to-bindende “Lunar Base Synthesis Study”, fullført i 1971 av luftfartsfirmaet North American Rockwell. Studien produserte et konseptuelt design for en serie av Lunar Surface Bases (LSB) som ble avledet fra en relatert studie for en kretsende månestasjon.

I de senere år har flere romfartsbyråer tegnet forslag for å bygge kolonier på månen. I 2006 kunngjorde Japan planer om en månebase i 2030. Russland kom med et lignende forslag i 2007, som skulle bygges mellom 2027-32. I 2007 foreslo Jim Burke fra Det internasjonale romuniversitetet i Frankrike å opprette en Lunar Noah's Ark for å sikre at den menneskelige sivilisasjonen ville overleve en kataklysmisk hendelse.

I august 2014 møtte representanter fra NASA med bransjeledere for å diskutere kostnadseffektive måter å bygge en Lunar-base i polarområdene innen 2022. I 2015 skisserte NASA et konsept for måneforlikning som ville stole på robotarbeidere (kjent som Trans -Formere) og heliostats for å skape en måneboplæring rundt Månens sørlige polarregion.

I 2016 foreslo ESA-sjef Johann-Dietrich Wörner opprettelsen av en internasjonal landsby på Månen som etterfølgeren til den internasjonale romstasjonen. Opprettelsen av denne landsbyen vil stole på de samme inter-byråds partnerskap som ISS, samt partnerskap mellom regjeringer og private interesser.

Utfordringer:

Det sier seg selv at opprettelsen av en månekoloni ville være et enormt engasjement når det gjelder tid, ressurser og energi. Selv om utviklingen av gjenbrukbare raketter og andre tiltak reduserer kostnadene ved individuelle oppskytninger, er det fortsatt en veldig kostbar satsing å sende nyttelast til månen - spesielt der flere tunge oppskytninger ville bli ønsket.

Det er også saken om de mange naturlige farene som følger av å leve på et legeme som månen. Disse inkluderer ekstreme temperaturer, der den solvendte siden opplever høydepunkter på 117 ° C (242 ° F), mens den mørke siden opplever lave temperaturer på -43 ° C. Det meste av månens overflate er også utsatt for påvirkning fra meteoroider og mikrometeoroider.

Månen har også en atmosfære som er tynn, den er praktisk talt vakuum. Dette er en del av grunnen til at månen går gjennom slike ekstremer i temperatur og hvorfor overflaten er pockmarked av støt (dvs. det er ingen atmosfære for meteorer å brenne opp i). Det betyr også at alle bosetninger må være lufttette, under trykk og isolert mot det ytre miljø.

Mangelen på en atmosfære (så vel som en magnetosfære) betyr også at overflaten er utsatt for langt mer stråling enn det vi er vant til her på jorden. Dette inkluderer solstråling, som blir mye verre under en solhendelse, og kosmiske stråler.

Mulige metoder:

Siden begynnelsen av romalderen er det kommet flere forslag for hvordan og hvor en månekoloni kan bygges. Hvor er spesielt viktig siden ethvert oppgjør må gi en grad av beskyttelse mot elementene. Som det sies, er de tre viktigste hensynene i eiendom: "beliggenhet, beliggenhet og beliggenhet."

Av denne grunn er det blitt foreslått flere forslag i løpet av årene om å konstruere månehabitater på steder som vil gi mulighet for naturlig beskyttelse og / eller innesperring. For øyeblikket er den mest populære av disse sørpols Aitkenbassenget, et massivt nedslagsområde rundt Månens sørlige polarregion som er kraftig krater.

Et av hovedtrekkene i denne regionen er det faktum at det er permanent skyggelagt, noe som betyr at den opplever mye mer stabile temperaturer. I tillegg har flere oppdrag bekreftet tilstedeværelsen av vannis i regionen, som kan høstes for å lage alt fra hydrogen (eller hydrazene) drivstoff og oksygengass til drikke- og vanningsvann.

Utover det, vil ethvert forsøk på å kolonisere månen trenge å utnytte teknologier som additiv produksjon (aka. 3D-utskrift), robotarbeidere og telepresence. Basen (eller basene) vil også trenge å bli produsert og levere så mye som mulig ved bruk av lokale ressurser, en metode kjent som ressursutnyttelse in situ (ISRU).

NASA og ESA har utforsket konseptet i mange år, og begge har produsert sine egne metoder for å gjøre måneregolit og andre ressurser om til brukbare materialer. Siden 2013 har for eksempel ESA samarbeidet med det arkitektoniske designfirmaet Foster + Partners for å designe deres International Moon Village.

Deres foreslåtte metode for å bygge denne basen består av å plassere oppblåsbare rammer på overflaten som deretter ville bli dekket med en form for betong laget av månegregolit, magnesiumoksyd og et bindende salt. NASA har foreslått en lignende metode som krever robotarbeidere som bruker "sintret" regolith til 3D-utskriftsbaser. Dette består av å smelte regolit ved å bombardere den med mikrobølger, for så å trykke den ut som et smeltet keramikk.

Andre ideer involverer å bygge naturtyper i bakken og ha et øvre nivå som gir tilgang til overflaten og gir naturlig lys inn. Det er til og med forslaget om å bygge måneforekomster i stabile lava-rør, som ikke villegir bare beskyttelse mot vakuumet fra plass og støt, men kan trykksettes med større letthet.

Det er til og med forslaget om en solenoid månebase som vil gi sin egen strålingsskjerming. Dette konseptet ble presentert av sivilingeniør Marco Peroni på AIAAs romfarts- og astronautikkforum 2017 og utstilling og består av transparente kupler omsluttet av en torus med høyspentkabler. Denne torusen ville gi aktiv magnetisk skjerming mot stråling og ville gjøre det mulig å bygge bygninger hvor som helst på overflaten.

Overfloden av is rundt de polare områdene vil gi nybyggerne en jevn vannkilde for drikking, vanning, og kan til og med bearbeides for å produsere drivstoff og pustende oksygen. Et strengt resirkuleringsregime vil være nødvendig for å sikre at avfall holdes på et minimum, og komposteringstoaletter vil mest sannsynlig bli brukt i stedet for spyletoaletter.

Disse komposteringstoalettene kunne kombineres med månegregolit for å skape voksende jord, som deretter kan vannes med lokalt høstet vann. Dette ville være avgjørende for å se hvordan månekolonistene ville trenge å dyrke mye av sin egen mat for å redusere antall forsendelser som måtte sendes fra Jorden med jevne mellomrom.

Månevann kan også brukes som en kraftkilde hvis koloniene er utstyrt med elektrolysebatterier (hvor vannmolekyler er delt opp i hydrogen og oksygen og hydrogenet blir brent). Andre kraftkilder kan omfatte solcellearrays, som kan bygges rundt kratternes felger og kanalisere strøm til bosetningene i dem.

Rombasert solenergi vil også kunne gi rikelig energi til bosetninger over hele månelandskapet. Atomreaktorer er et annet alternativ, som fusjonsreaktorer (tokamak). Dette siste alternativet er spesielt attraktivt gitt det faktum at Helium-3 (en kraftkilde for fusjonsreaktorer) er rikere på månens overflate enn på jorden.

Potensielle fordeler:

For å være rettferdig har etablering av en koloni på noen av himmellegemene i solsystemet vårt noen alvorlige potensielle fordeler. Men å ha en koloni på det nærmeste himmellegeme til Jorden ville være spesielt fordelaktig. Ikke bare ville vi være i stand til å drive forskning, trekke ut ressurser og høste fordelene ved nye teknologier, ved å ha en base på Månen ville det være lettere for oppdrag og koloniseringsarbeid til andre planeter og måner.

For å si det enkelt, en koloni på Månen kan fungere som springbrett til Mars, Venus, Asteroidebeltet og videre. Ved å ha infrastruktur på overflaten av Månen og i bane - som kan fylle drivstoff og reparere romfartøyer som kjører lenger ut i solsystemet - kunne vi barbere milliarder av kostnadene for dyp-romoppdrag.

Dette er en av grunnene til at NASA planlegger å etablere en romstasjon i bane av Månen - Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), aka. Lunar Gateway, tidligere kjent som Deep Space Gateway. Det er også en av grunnene til at ESA ønsker å bygge Moon Village sammen med internasjonale partnere. Kina og Russland vurderer også sin egen overflate eller banerutposter av denne nøyaktige grunnen.

Måneforskning vil også være svært lukrativ. Ved å studere effekten av lav tyngdekraft på menneskekroppen, vil astronauter være bedre forberedt på å takle virkningene av langvarig romfart, oppdrag til Mars og andre kropper hvor lav-g er en realitet. Disse studiene kan også bidra til å bane vei mot etablering av kolonier på disse kroppene.

Langsiden av månen gir også alvorlige muligheter for alle slags astronomi. Siden den vender bort fra Jorden, er månens bortre side fri for radioforstyrrelser, noe som gjør den til et førsteklasses sted for radioteleskoper. Siden månen ikke har noen atmosfære, ville optiske teleskop-matriser - som ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile - også være fri for forstyrrelser.

Og så har du interferometre - som LIGO og Event Horizon Telescope (EHT) som vil være i stand til å søke etter gravitasjonsbølger og bilde av sorte hull med større effektivitet. Det kan også utføres geologiske studier som ville avsløre mye mer om månen og dannelsen av jord-måne-systemet.

Overfloden av ressurser på månen, som helium-3 og forskjellige edelmetaller og sjeldne jordartsmetaller, kan også gi mulighet for en eksportøkonomi. Dette ville hjulpet av det faktum at Månen har en mye lavere rømningshastighet enn Jorden - 2,38 km / s (1,5 mps) sammenlignet med 11.186 km / s (6,95 mps). Dette skyldes at månen har en brøkdel av jordens tyngdekraft (0.1654) g), noe som betyr at det ville være mye billigere å lansere nyttelaster i verdensrommet.

Men selvfølgelig ville ingen månekonomi være komplett uten måneturisme. En koloni på overflaten, pluss infrastruktur i bane, ville gjøre regelmessige besøk til Månen både kostnadseffektive og til og med lønnsomme. Det er ikke vanskelig å forestille seg at dette kan føre til etablering av alle slags fritidsaktiviteter - alt fra alpinanlegg og kasinoer til museer og ekspedisjoner over overflaten.

Med riktig type engasjement når det gjelder ressurser, penger og arbeidskraft - for ikke å snakke om noen alvorlige eventyrlystne sjeler! - det kan være noe som selenere en dag (eller som Heinlein kalte dem, "Loonies").

Vi har skrevet mange artikler om månekolonisering her på Space Magazine. Her er Paul Spudis 'plan for en bærekraftig og rimelig månebase, hvorfor kolonisere månen først ?, Stabilt lava-rør kan gi et potensielt menneskelig habitat på månen, og ESA planlegger å bygge en internasjonal landsby ... On The Moon !.

For mer informasjon, sjekk ut vår firedelsserie, "Bygge en månebase":

Å bygge en månebase: Del 1 - Utfordringer og farer
Å bygge en månebase: Del 2 - Habitat-konsepter
Å bygge en månebase: Del 3 - Strukturell design
Building Moon Base: Del 4 - Infrastruktur og transport

For et glimt av hvordan liv og arbeid kan se ut på Månen, sjekk ut Hva er Moon Mining ?, og dette er viktig! Studentene finner ut hvordan man lager øl på månen.

Astronomy Cast har også noen nydelige episoder om emnet. Her er avsnitt 115: Månen, del 3: Return to the Moon.

kilder: