Dobrodošli nazaj v našo serijo o kolonizaciji osončja! Danes si oglejmo tiste najbližje nebesne sosede na Zemlji. Tako je, gledamo Luno!
Verjetno smo vsi slišali o tem več kot enkrat v življenju in imamo celo nekaj misli o tej temi. Toda za vesoljske agencije po vsem svetu, futuriste in zasebna vesoljska podjetja ideja o kolonizaciji Lune ni vprašanje "če", ampak "kdaj" in "kako". Za nekatere je vzpostavitev stalne človeške prisotnosti na Luni stvar usode, za druge pa je stvar preživetja.
Ni presenetljivo, da so načrti za ustanovitev človeške naselbine pred pristajanjem na Luni in vesoljsko dirko. V zadnjih nekaj desetletjih so se mnogi od teh načrtov odpravili in posodobili zahvaljujoč načrtom za obnovljeno dobo raziskovanja lune. Torej, kaj bi bilo potrebno, da se vzpostavi stalna človeška prisotnost na Luni, kdaj se to lahko zgodi, in ali smo kos temu izzivu?
Še preden so se zbirali predlogi za lunarne kolonije, je bila ideja človeštva, ki živi na Luni, v fikciji obsežno raziskana, primeri pa segajo že več kot stoletje. Poleg tega so bile že v začetku 20. stoletja številne špekulacije, da Luno že lahko naseljujejo avtohtone življenjske oblike (podobno kot tisto, o čemer se verjame o Marsu).
Primeri iz leposlovja:
Med 40. in 60. leti je avtor znanstvene fantastike Robert A. Heinlein obširno pisal o prvih plovbah in morebitni kolonizaciji Lune. Sem spadajo številne kratke zgodbe iz 40. let prejšnjega stoletja, ki opisujejo, kakšno bi bilo življenje v naseljih na "Luni" (ime, ki ga Heinlein običajno uporablja za opis kolonizirane Lune.
Leta 1966 je Heinlein izdal nagrajeni roman Hugo, Luna je ostra ljubica, ki pripoveduje zgodbo potomcev lunarne kazenske kolonije, ki se borijo za neodvisnost od Zemlje. Ta zgodba je bila deležna širokega odobravanja zaradi načina, kako je kombinirala politične komentarje z vprašanji, kot so raziskovanje vesolja, trajnost in umetna inteligenca. Tudi v tem delu je Heinlein skoval izraz "TANSTAAFL" - kratica za "Tam ni take stvari kot brezplačno kosilo".
Leta 1985 je Heinlein izšel Mačka, ki hodi po stenah, kjer se večji del knjige odvija o svobodni Luni, potem ko je zmagala v boju za neodvisnost in vključuje like iz nekaterih njegovih prejšnjih del.
Lunarno kolonizacijo je v fikciji raziskal tudi pokojni in veliki Arthur C. Clarke. To je vključevalo tudi kratko zgodbo Zemeljska svetloba (1955), kjer se naselje na Luni znajde ujeto sredi vojne med Zemljo in zavezništva med Marsom in Venero. Temu je sledilo Padec Moondusta (1961), na kateri je lunarna ladja, polna turistov, ki se potopijo v morje Moondusta.
Leta 1968 je Clarke sodeloval z režiserjem Stanleyjem Kubrickom pri ustvarjanju znanstvenofantastičnega filma 2001: Vesoljska odiseja, kjer del parcele poteka v ameriški lunarni koloniji, ki je v karanteni, potem ko je v bližini najden predmet tujega izvora. Clarke je to podrobneje opisal v noveli, ki je izšla istega leta. Lunarna kolonija je omenjena tudi v Clarkeovi meglici in Hugovem nagrajenem romanu Spoznavanje z Ramo (1973).
Znanstvena velika znanka Ursula K. Le Guin v svoj roman iz leta 1971 vključuje tudi lunarno kolonijo Nebesna stružnica, ki je leta 1972 dobila nagrado Locus za najboljši roman in je bila dvakrat (1980 in 2002) adaptirana v film. V alternativni resničnosti so lunarne baze vzpostavljene leta 2002 in jih nato napadla sovražna tuja vrsta iz Aldebarana (ki so v drugi resničnosti benigne).
Leta 1973 je pokojni in veliki Isaac Asimov roman izdal Sami bogovi, kjer tretji odsek poteka v lunarnem naselju v začetku 22. stoletja.Lunatiki (1988) Kim Stanley Robinson (avtor knjige Rdeči Mars trilogija, 2312 in Aurora) središči skupine zasužnjenih rudarjev, ki so bili prisiljeni delovati pod lunino površino, sprožijo upor.
Kratka zgodba iz leta 1995 "Byrd Land Six" Alastairja Reynoldsa omenja kolonijo Lune z ekonomijo, ki je osredotočena na rudarjenje helija-3. Leta 1998 je Ben Bova izšel Lunarni vzhod in Moonwar, dva romana, ki sta bila osredotočena na lunarno bazo, ki jo je ustanovila ameriška korporacija in ki se na koncu upira Zemlji. To so del njegove serije "Grand Tour", ki se skupaj ukvarjajo s kolonizacijo Osončja.
Leta 2017 Andy Weir (avtor knjige Marsovca) izpuščen Artemida, roman postavljen v lunarnem mestu, katerega gospodarstvo je zgrajeno okoli lunarnega turizma. Veliko pozornosti je namenjenih podrobnostim vsakdanjega življenja na Luni, ki vključujejo opise jedrske elektrarne, talilnice aluminija in naprave za proizvodnjo kisika.
Predlogi:
Najzgodnejši zabeleženi primer ljudi, ki živijo na Luni, je v 17. stoletju postavil škof John Wilkins. V njegovem Govor o novem svetu in drugem planetu (1638) je napovedoval, da se bodo ljudje nekega dne naučili obvladati polet in ustanovili lunarno kolonijo. Vendar pa bodo podrobni in znanstveno utemeljeni predlogi prišli šele v 20. stoletju.
Leta 1901 je napisal H. G. Wells Prvi možje na Luni, ki pripoveduje zgodbo domačih lunarnih prebivalcev (selenitov) in vključuje elemente resnične znanosti. Leta 1920 je Konstantin Tsiolkovsky (mnogi so ga cenjeli kot "očeta astronavtike in raketarstva") napisal roman Zunaj Zemlje. Ta roman pripoveduje zgodbo ljudi, ki kolonizirajo Osončje in podrobno opisuje, kakšno bi bilo življenje v vesolju.
Z začetkom vesoljske dirke v petdesetih letih so znanstveniki, inženirji in arhitekti predlagali številne koncepte in zasnove. Arthur C. Clarke je leta 1954 za izolacijo predlagal oblikovanje lunarne baze, ki jo sestavljajo napihljivi moduli, prekriti z lunarnim prahom. Komuniciranje bi bilo treba vzdrževati z astronavti na terenu z uporabo napihljivega radijskega teleskopa.
Sčasoma bi zgradili večjo, trajno kupolo, ki se je zanašala na čistilnik zraka na algah, jedrski reaktor za moč in elektromagnetne topove za lansiranje tovora in goriva na plovila v vesolju. Clarke bi ta predlog podrobneje raziskoval s svojo kratko zgodbo iz leta 1955 Zemeljska svetloba.
Leta 1959 je ameriška vojska začela študijo
Leta 1959 je John S. Rinehart - takratni direktor rudarskega raziskovalnega laboratorija v rudniški šoli v Koloradu - predlagal lunarno strukturo, ki bi lahko "[lebdela] v mirujočem oceanskem prahu". To je odgovorilo na takratno priljubljeno teorijo, da so na Luni globoko na 1,5 km globoki oceani obstajali oceani regolita.
Ta koncept je bil opisan v Rinehartovi študiji, "Osnovna merila za izgradnjo lune", v publikaciji Časopis Britanskega medplanetarnega društva, kjer je opisal "plavajočo podlago", sestavljeno iz polvaljnika s polpolnimi kupolami na obeh koncih in mikrometeroidnim ščitom, nameščenim zgoraj.
Leta 1961, istega leta, ko je predsednik Kennedy napovedal program Apollo, so ameriške zračne sile izdale tajno poročilo, ki temelji na predhodni oceni lunarne vojaške baze, ki jo je izdelala ameriška vojska. Načrt, imenovan Lunex Project, je načrt zahteval pristanek lune na posadki, ki bi do konca leta 1968 pripeljal do podzemne baze zračnih sil na Luni.
Leta 1962 sta John DeNike (vodja programa za Nasine napredne programe) in Stanley Zahn (tehnični direktor oddelka za raziskovanje lunarnega oddelka v vesoljskem oddelku družbe Martin) objavila študijo z naslovom "Lunar Basing". Njihov koncept je zahteval vzpostavitev podpovršine, ki se nahaja ob Morju spokojnosti, prihodnjem pristanišču območja Apollo 11 poslanstvo.
Tako kot predlog Clarka se bo tudi ta baza opirala na jedrske reaktorje za napajanje in sistem filtracije zraka na osnovi alg. Osnovo bi sestavljalo 30 habitatnih modulov, razdeljenih med sedem bivalnih območij, osem operativnih območij in 15 logističnih območij. celotna baza bi merila 1300 m² (14.000 ft²) v velikosti 21 članov posadke.
V šestdesetih letih je NASA pripravila številne študije, ki so zagovarjale ustvarjanje habitatov, ki so bili navdihnjeni z misijonsko arhitekturo programa Apollo (zlasti Saturn V raketa in njeni derivati). Ti načrti predvidevajo, da se moduli vesoljske postaje vgradijo na lunino površino in z uporabo obstoječih modelov in tehnologije zmanjšajo stroške in zagotovijo zanesljivost.
Leta 1963, med 13 Zbornik razgovora o lunarnem in planetarnem raziskovanju, William Sims je pripravil študijo z naslovom "Arhitektura lunarne baze". Njegova zasnova je zahtevala, da se pod steno udarnega kraterja zgradi habitat s pristajalnim poljem za vesoljska plovila. Habitat bi bil visoko navzgor tri zgodbe
Ta okna bi omogočala tudi, da bi svetloba vstopila v habitat in bi bila izolirana z vodnimi rezervoarji za zaščito pred sevanjem. Moč naj bi zagotavljali jedrski reaktorji, odseki habitata pa bodo namenjeni zagotavljanju pisarniških prostorov, delavnic, laboratorijev, bivalnih površin in kmetije za proizvodnjo čim več hrane za posadko.
Toda morda najbolj vplivno oblikovanje Apollove dobe je bila dve zvezka „Lunar Base Synthesis Study“, ki jo je leta 1971 končala letalska vesoljska družba Northwell Rockwell. Študija je pripravila idejno zasnovo za vrsto Lunar Surface Bases (LSB), ki so bile izpeljane iz sorodne študije za orbito lunarne postaje.
V zadnjih letih je več vesoljskih agencij pripravilo predloge za gradnjo kolonij na Luni. Leta 2006 je Japonska objavila načrte za luno do leta 2030. Podoben predlog je leta 2007 dala Rusija, ki bi bila zgrajena med letoma 2027-32. Leta 2007 je Jim Burke z Mednarodne vesoljske univerze v Franciji predlagal oblikovanje Luna Noevega arka, da bi zagotovili, da bo človeška civilizacija preživela kataklizmični dogodek.
Avgusta 2014 so se predstavniki NASA sestali z voditelji industrije, da so razpravljali o stroškovno učinkovitih načinih gradnje lunarne baze v polarnih regijah do leta 2022. NASA je leta 2015 začrtala koncept lunarne poselitve, ki bi se oprl na robotske delavce (znan kot Trans -Formers) in heliostati, da ustvarijo lunarno naselje okoli Lunovega južnega polarnega območja.
Leta 2016 je šef ESA Johann-Dietrich Wörner kot naslednik mednarodne vesoljske postaje predlagal ustanovitev mednarodne vasi na Luni. Ustanovitev te vasi bi temeljila na enakih medresorskih partnerstvih kot ISS in na partnerstvih med vladami in zasebnimi interesi.
Izzivi:
Samoumevno je, da bi bila ustanovitev lunarne kolonije ogromna zaveza glede časa, virov in energije. Medtem ko razvoj raket za večkratno uporabo in drugi ukrepi zmanjšujejo stroške posameznih izstrelkov, je pošiljanje koristnih tovorov na Luno še vedno zelo drago podjetje - zlasti tam, kjer bi bilo potrebnih več težkih izstrelitev.
Obstajajo tudi številne naravne nevarnosti, ki izvirajo iz življenja na telesu, kot je Luna. Sem spadajo ekstremne temperature, kjer ima sončna stran najvišje 117 ° C (242 ° F), temna stran pa najnižje -43 ° C (-46 ° F). Večji del lunarne površine je tudi izpostavljen vplivom meteoroidov in mikrometeoroidov.
Luna ima tudi ozračje, ki je napeto, je praktično vakuumsko. To je del razloga, zakaj Luna prehaja skozi takšne ekstremne temperature in zakaj je površina označena z udarci (tj. Ni atmosfere, da bi meteorji goreli). To pomeni tudi, da bodo vsa naselja morala biti nepredušna, pod tlakom in izolirana pred zunanjim okoljem.
Pomanjkanje ozračja (pa tudi magnetosfere) pomeni tudi, da je površina izpostavljena veliko več sevanja kot tisto, kar smo vajeni tukaj na Zemlji. To vključuje sončno sevanje, ki se med sončnim dogodkom poslabša, in kozmične žarke.
Možni načini:
Od začetka vesoljske dobe je bilo več predlogov, kako in kje bi bilo mogoče zgraditi lunarno kolonijo. Kjer je še posebej pomembno, saj bo vsako naselje moralo zagotoviti določeno stopnjo zaščite pred elementi. Kot pravi, so trije najpomembnejši dejavniki nepremičnin: "lokacija, lokacija in lokacija."
Zaradi tega je bilo z leti oblikovanih več predlogov za izgradnjo lunarnih habitatov na lokacijah, ki bi omogočale naravno zaščito in / ali zadrževanje. Trenutno je najbolj priljubljena od njih južnopolna Aitkenska kotlina, obsežno območje udarcev okoli Lunovega južnega polarnega območja, ki je močno zaprto.
Eden glavnih krajev te regije je dejstvo, da je stalno senčen, kar pomeni, da doživlja veliko bolj stabilne temperature. Poleg tega so številne misije potrdile prisotnost vodnega ledu v regiji, ki bi ga lahko pobrali, da bi iz vodika naredili vse (oz.
Poleg tega bo vsak poskus kolonizacije Lune moral uporabiti tehnologije, kot so izdelava aditivov (aka. 3D tisk), robotski delavci in televizijska prisotnost. Prav tako bo treba izdelati bazo (ali baze), kolikor je mogoče, z lokalnimi sredstvi, ki je znana kot uporaba in-situ virov (ISRU).
NASA in ESA že vrsto let raziskujeta koncept in oba sta ustvarila svoje metode za pretvorbo lunarnega regolita in drugih virov v uporabne materiale. Na primer, od leta 2013 ESA sodeluje z arhitekturnim oblikovalskim podjetjem Foster + Partners pri oblikovanju njihove mednarodne Moon Village.
Njihova predlagana metoda za gradnjo te podlage je sestavljena iz postavitve napihljivih ogrodja na površino, ki bi bila nato prekrita z obliko betona iz lunarnega regolita, magnezijevega oksida in vezne soli. NASA je predlagala podobno metodo, ki bi robotske delavce, ki uporabljajo "sintrani" regolit, zahtevala za 3D tiskalne baze. To je sestavljeno iz taljenja regolita z bombardiranjem z mikrovalovi, nato pa tiskanje kot staljena keramika.
Druge ideje vključujejo gradnjo habitatov v tla in imajo zgornjo raven, ki omogoča dostop do površine in omogoča naravno svetlobo. Obstaja celo predlog za gradnjo lunarnih naselij znotraj stabilnih cevi lave, ki ne bi
Obstaja celo predlog za Solenoidno luno, ki bi zagotavljala lastno zaščito pred sevanjem. Ta koncept je na forumu za vesolje in astronavtiko AIAA za vesolje in astronavtiko 2017 predstavil gradbeni inženir Marco Peroni in je sestavljen iz prozornih kupolah, obdanih s torusom visokonapetostnih kablov. Ta torus bi zagotavljal aktivno magnetno zaščito pred sevanjem in bi omogočil, da se naselja naredijo kjer koli na površini.
Obilje ledu okoli polarnih regij bo naseljencem dalo enakomeren vir vode za pitje, namakanje in bi ga lahko celo predelali, da bi ustvarili gorivo in kisik, ki diha. Za zagotovitev čim manjšega števila odpadkov bo potreben strog režim recikliranja
Ta stranišča za kompostiranje bi se lahko kombinirala z luninim regolitom, da bi ustvarili rastočo zemljo, ki bi jo nato lahko namakali z lokalno nabrano vodo. To bi bilo nujno, če bi videli, kako bi lunarni kolonisti morali pridelati večino lastne hrane, da bi zmanjšali število pošiljk, ki bi jih bilo treba redno pošiljati z Zemlje.
Lunarna voda bi se lahko uporabljala tudi kot vir energije, če so kolonije opremljene z baterijami za elektrolizo (kjer se molekule vode razdelijo na vodik in kisik in vodik gori). Drugi viri energije bi lahko vključevali sončne nizi, ki bi jih lahko zgradili okoli obodnih kraterjev in usmerjali moč v naselja znotraj njih.
Vesoljska sončna energija bi prav tako lahko zagotovila obilno energijo naseljem po vsej lunarni pokrajini. Jedrski reaktorji so druga možnost, kot tudi fuzijski (tokamak) reaktorji. Ta možnost je še posebej privlačna, saj je helij-3 (vir energije za fuzijske reaktorje) na lunini površini bolj obilen kot na Zemlji.
Potencialne koristi:
Če sem pravičen, ima ustanovitev kolonije na katerem koli nebesnem telesu v našem Osončju nekaj resnih koristi. Toda imeti kolonijo na najbližjem nebesnem telesu na Zemlji bi bilo še posebej koristno. Ne samo, da bi lahko izvajali raziskave, pridobivali vire in izkoristili prednosti novih tehnologij, če bi baza na Luni olajšala misije in prizadevanja za kolonizacijo na druge planete in lune.
Preprosto povedano, kolonija na Luni lahko deluje kot odskočna deska do Marsa, Venere, asteroidnega pasu in naprej. Če bi imeli na površini Lune in v orbiti infrastrukturo - ki bi lahko napolnila in popravila vesoljska plovila, ki so se usmerila dlje v osončje - bi lahko bremenili milijarde stroškov misij v vesolju.
To je eden od razlogov, da NASA načrtuje vzpostavitev vesoljske postaje v Luni v orbiti - Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), aka. Lunarni prehod, prej znan kot Globina vesoljskih vrat. To je tudi eden od razlogov, da želi ESA graditi svojo Moon Village z mednarodnimi partnerji. Kitajska in Rusija prav zaradi tega natančno razmišljata o svojem površinskem ali orbitalnem odseku.
Lunarne raziskave bi bile tudi zelo donosne. S preučevanjem vplivov nizke teže na človeško telo se bodo astronavti bolje pripravili na spopadanje z učinki dolgotrajnih vesoljskih potovanj, misij na Mars in drugih teles, kjer je nizka g resničnost. Te študije bi lahko tudi pomagale utreti pot do ustanovitve kolonij na teh organih.
Skrajna stran Lune predstavlja tudi resne priložnosti za vse vrste astronomije. Ker je obrnjena stran od Zemlje, je oddaljena Luna brez radiofrekvenčnih motenj, zaradi česar je glavna lokacija radijskih teleskopov. Ker Luna nima ozračja, tudi optični teleskopski nizi - kot ESO-ov zelo velik teleskop (VLT) v Čilu - ne bi bili brez motenj.
In potem imate interferometre - na primer LIGO in teleskop Event Horizon (EHT), s katerimi bi lahko iskali gravitacijske valove in slikali črne luknje z večjo učinkovitostjo. Izvedli bi lahko tudi geološke študije, ki bi razkrile veliko več o Luni in nastanku sistema Zemlja-Luna.
Številni viri na Luni, kot so helij-3 in različne plemenite in redke kovine, bi lahko omogočili tudi izvozno gospodarstvo. K temu bi pripomoglo dejstvo, da ima Luna veliko manjšo hitrost pobega kot Zemlja - 2,38 km / s (1,5
Seveda pa brez lunarnega turizma nobeno lunarno gospodarstvo ne bi bilo popolno. Kolonija na površini in infrastruktura v orbiti bi omogočila redne obiske na Luni stroškovno učinkovite in celo donosne. Ni si težko predstavljati, da bi to lahko privedlo do oblikovanja vseh vrst prostočasnih dejavnosti - od letovišč in igralnic do muzejev in ekspedicij po vsej površini.
S pravilno vrsto zavezanosti glede virov, denarja in dela - da ne omenjam nekaj resno avanturističnih duš! - lahko se nekoč pojavijo take stvari, kot so Selenci (ali kot jih je Heinlein imenoval "Loonies").
Tu smo napisali veliko člankov o lunarni kolonizaciji pri Space Magazinu. Tu je načrt Pavla Spudisa za trajnostno in cenovno ugodno lunarno bazo. Zakaj najprej kolonizirati Luno? Stabilna lava cev bi lahko zagotovila potencialno človeško bivališče na Luni in ESA načrtuje gradnjo mednarodne vasi… na Luni !.
Za več informacij si oglejte našo štiridelno serijo "Gradnja baze lune":
- Gradnja baze lune: 1. del - Izzivi in nevarnosti
- Gradnja baze lune: 2. del - koncepti habitata
- Gradnja baze lune: 3. del - Konstrukcijska zasnova
- Gradnja baze lune: 4. del - Infrastruktura in prevoz
Če si želite ogledati, kakšno je lahko življenje in delo na Luni, si oglejte, kaj je rudarjenje z luno ?, in to je pomembno! Študenti ugotavljajo, kako narediti pivo na Luni.
Astronomy Cast ima tudi nekaj simpatičnih epizod na to temo. Tu je epizoda 115: Luna, 3. del: Vrnitev na Luno.
Viri:
- NASA - Zemljina luna
- NASA - Luna do Marsa
- NASA - Kaj je Artemis?
- Wikipedija - Kolonizacija Lune
- ESA - Izdelava lunarne baze s 3D-tiskanjem
- PSRD - Rudarjenje Lune, Marsa in asteroidov
- PSRD - Kozmokemija in raziskovanje ljudi
- NASA - Lunarna baza sinteze - letn. I in Vol. II
- LPI - Lunarne baze in vesoljske dejavnosti 21. stoletja
- Astronomija - Moon Village: Človeštvo prvi korak k lunarni koloniji?
