Locurile cele mai reci de pe Pământ și din apropiere nu stau aproape de temperatura nopții luminate de lună - și este foarte dificil să creezi o bază care să poată proteja coloniștii de o astfel de temperatură. Timp de mai multe decenii, gândul de a coloniza luna i-a îngrijorat pe oamenii de știință și cu oamenii îndepărtați. Pe ecrane TV și monitoare au apărut diverse concepte despre coloniile lunare.
Poate că o colonie lunară va fi următorul pas logic pentru umanitate. Acesta este cel mai apropiat vecin al nostru din stele, care se află la aproximativ 383.000 de kilometri de noi, ceea ce simplifică sprijinul pentru resurse. În plus, există un exces de heliu-3 pe lună, un combustibil ideal pentru reactoarele termonucleare, care este foarte rar pe Pământ.
Traseul pentru colonia lunară permanentă a fost schițat teoretic de diverse programe spațiale. China și-a exprimat interesul pentru a localiza o bază pe partea îndepărtată a Lunii. În octombrie 2015, a devenit cunoscut faptul că Agenția Spațială Europeană și Roscosmos planifică o serie de misiuni pe Lună pentru a evalua posibilitățile de plasare a așezărilor permanente.
Cu toate acestea, satelitul nostru are o serie de probleme. Luna face o revoluție în 28 de zile pe Pământ, iar noaptea lunară durează 354 ore - mai mult de 14 zile de Pământ. Un ciclu lung de noapte înseamnă o scădere semnificativă a temperaturilor. Temperaturile la ecuator variază de la 116 grade Celsius în timpul zilei până la -173 grade noaptea.
Nopțile luminate de lună vor fi mai scurte dacă baza este situată la Polul Nord sau Sud. „Există multe motive pentru a construi o astfel de bază la stâlpi, dar există și alți factori de luat în considerare în afară de orele de soare”, spune Edmond Trollope, inginer de operații spațiale la Telespazio VEGA Deutschland. Ca și pe Pământ, poate fi foarte rece la poli.
La stâlpii lunari, Soarele se va mișca de-a lungul orizontului, nu peste cer, așa că va trebui să construiți panouri laterale (sub formă de ziduri), ceea ce va complica construcția. O bază plată mare la ecuator ar colecta multă căldură, dar pentru a ajunge la căldură la pol, trebuie să construiți în sus, ceea ce nu este ușor. „Cu o locație sensibilă, diferențele de temperatură pot fi ușor controlate”, spune Volcker Meiwald, un om de știință al DLR German Aerospace Center.
Video promotional:
Variabilitatea largă a temperaturilor în ciclul de zi și de noapte înseamnă că bazele lunare vor trebui să fie furnizate nu numai cu o izolare suficientă de frigul înghețat și de căldura ascendentă, ci și pentru a face față tensiunilor termice și expansiunii termice.
Protectie termala
Primele misiuni robotice pe Lună, cum ar fi misiunile Sovietice ale Lunii, au fost concepute pentru a trăi o zi lunară (două săptămâni de pe Pământ). Lander-ul misiunilor Surveyor NASA ar putea relua activitatea în următoarea zi lunară. Dar daunele aduse componentelor în timpul nopții au împiedicat adesea obținerea de date științifice.
Roverii lunari ai programului spațial sovietic cu același nume, care a fost realizat la sfârșitul anilor 60 și 70, au inclus elemente de încălzire radioactivă cu un sistem ingenios de ventilație, care a permis vehiculelor să trăiască până la 11 luni. Roverii lunari ar hiberna noaptea și s-ar lansa cu soarele când energia solară va deveni disponibilă.
O opțiune pentru a evita fluctuațiile termice mari este de a îngropa clădirea în regimul lunar. Acest material pulverulent, care acoperă suprafața Lunii, are o conductivitate termică scăzută și o rezistență ridicată la radiațiile solare. Aceasta înseamnă că are proprietăți izolatoare puternice și cu cât colonia este mai adâncă, cu atât este mai mare protecția termică. În plus, având în vedere că baza se va încălzi și căldura pe Lună este transferată slab din cauza lipsei de atmosferă, acest lucru va reduce stresul termic suplimentar.
Cu toate acestea, în timp ce ideea „îngropării” coloniei a fost, în principiu, acceptată cu succes, în practică va fi o sarcină incredibil de dificilă. „Încă nu am văzut un proiect care să poată rezolva acest lucru”, spune Volcker. „Se presupune că sunt vehicule de construcție robotizate care pot fi controlate de la distanță”.
Încorporați sau acoperiți?
O altă metodă prin care a fost posibil să se obțină rezultatul dorit constă în terenul însuși. Penetratorii capabili să pătrundă pe suprafață în timpul impactului au fost deja propuse (dar la o scară mai mică) pentru mai multe misiuni lunare, cum ar fi Lunar-A din Japonia și MoonLite din Marea Britanie (proiectul este întârziat în prezent, deși ideea de aterizare a penetrării a fost atât de convingătoare încât ESA a decis să folosească pentru un mecanism de livrare rapidă a eșantioanelor pentru analiză de la suprafața și sub-suprafața unei planete sau lună). Avantajul acestui concept este că baza este îngropată la impact, ceea ce înseamnă că va fi expusă unor condiții termice relativ moderate înainte de a fi protejată.
Cu toate acestea, va rămâne o problemă cu furnizarea de energie, deoarece un proiect tipic de penetrare oferă doar opțiuni de energie solară foarte limitate. Există, de asemenea, problemele de încărcare a accelerației de coliziune ridicată și o precizie ridicată necesară pentru orientare. „Forța de coliziune necesară pentru a spori structura va fi foarte dificil de asociat cu funcțiile cerute ale bazei cu echipaj”, spune Trollope.
O alternativă la aceasta ar fi să turnați regulit lunar deasupra coloniei, folosind posibil mașini precum excavatoare hidraulice. Dar pentru a face acest lucru în mod eficient, trebuie să lucrați rapid.
Dacă regulitul lunar nu poate fi turnat peste colonie, atunci o căciulă de izolație multistrat (MLI) poate fi dislocată peste ea, ceea ce va împiedica disiparea căldurii. Materialele de izolare termică MLI sunt utilizate pe scară largă la navele spațiale, protejându-le de frigul spațiului.
Avantajul acestei metode este că permite utilizarea sistemelor solare pentru colectarea și stocarea energiei într-o zi lunară de două săptămâni. Dar, dacă nu se colectează suficientă energie, va trebui să fie luate în considerare metode alternative de generare a energiei.
Generatoarele termoelectrice ar putea furniza energie coloniei pe parcursul ciclului nocturn: deși au o eficiență scăzută, însă nu au probleme cu întreținerea, deoarece nu au părți mobile. Generatoarele termoelectrice radioizotopice (RTG) oferă o eficiență deosebită și au o sursă de combustibil foarte compactă. Dar baza va trebui să fie ferită de radiații, permițându-i totodată să transfere căldură. Logistica instalării unui generator de izotopi radioactivi detașabili este plină de probleme: riscurile vor fi până la capăt, de la decolare de pe Pământ până la aterizarea pe Lună, împreună cu probleme politice și de securitate.
Reacțiile de fisiune ar putea fi utilizate, dar vor fi și mai multe probleme cu acestea, inclusiv cele enumerate mai sus.
Și dacă sunt dezvoltate reactoare termonucleare, ele pot fi utilizate și pe Lună, având în vedere excesul de heliu-3. Bateriile - cum ar fi bateriile cu ioni de litiu - pot fi de asemenea utile, cu condiția să fie generată suficientă energie solară într-un ciclu de noapte de două săptămâni.
Există o idee de a furniza energie stației de pe suprafață în timpul ciclului de noapte folosind un satelit orbitant care va transmite energie prin microunde sau un laser. Această idee a fost investigată acum 10 ani. Studiul a descoperit că pentru o bază lunară mare, care necesită sute de kilowati de energie furnizată de pe orbită de un laser de 50 de kilowati, o rectenă (un tip de antenă care transformă energia electromagnetică în curent electric direct) va avea 400 de metri în diametru, iar pe un satelit - 5 metri pătrați kilometri de panouri solare. Stația Spațială Internațională are aproximativ 3,3 mp. km de panouri solare.
În ciuda dificultăților semnificative în construirea unei colonii care va trebui să reziste la ciclul dur nocturn dur, acestea nu sunt insurmontabile. Cu o protecție termică potrivită și un sistem adecvat de producere a energiei electrice pe parcursul unei lungi nopți de două săptămâni, am putea avea o colonie lunară în următorii douăzeci de ani. Și atunci ne putem întoarce privirea mai departe.
