Ласкаво просимо до нашої серії про колонізацію Сонячної системи! Сьогодні ми подивимось на найближчих до Землі сусідів небесних сусідів. Так, ми дивимось на Місяць!
Швидше за все, ми всі про це чули не раз у житті і навіть маємо певні думки з цього приводу. Але для космічних агентств у всьому світі, футуристів та приватних аерокосмічних компаній ідея колонізувати Місяць - це не питання "якщо", а "коли" та "як". Для одних встановлення постійної присутності людини на Місяці - справа долі, а для інших - питання виживання.
Не дивно, що плани створення людського поселення передували як приземленню Місяця, так і космічній гонці. За останні кілька десятиліть багато з цих план були викинуті та оновлені завдяки планам оновленої епохи дослідження місячних. Отже, що потрібно для встановлення постійної присутності людини на Місяці, коли це може статися, і чи ми вирішуємо це завдання?
Ще до того, як були зроблені пропозиції щодо місячних колоній, ідея людства, що живе на Місяці, широко досліджувалася у художній літературі, приклади налічували понад століття. Крім того, ще на початку 20 століття існували численні міркування, що Місяць вже може бути заселений корінними формами життя (приблизно так, як вважали про Марс).
Приклади з художньої літератури:
У період з 40-х до 1960-х років автор наукової фантастики Роберт А. Хайнлайн широко писав про перші плавання та можливу колонізацію Місяця. Вони включали в себе кілька коротких оповідань 1940-х років, які описують, яким би було життя в поселеннях на "Luna" (назва, яку Хайнлайн зазвичай використовує для опису колонізованого Місяця.
У 1966 році Хайнлайн випустив роман з нагородами Гюго, Місяць - сувора господиня, яка розповідає про нащадків місячної виправної колонії, яка бореться за незалежність від Землі. Ця історія отримала широке визнання за те, як вона поєднувала політичні коментарі з такими проблемами, як дослідження космосу, стійкість та штучний інтелект. У цій роботі Хайнлайн ввів термін "TANSTAAFL" - абревіатура для "Там немає такої речі, як вільний обід".
У 1985 році Хайнлайн звільнився Кіт, який ходить по стінах, де велика частина книги відбувається про Вільну Луну після того, як вона виграла свою боротьбу за незалежність і включає персонажів з попередніх творів.
Місячну колонізацію досліджував також у художній літературі покійний і великий Артур К. Кларк. Сюди входила і новела Земне світло (1955 р.), Де поселення на Місяці опинилося спійманим у середині війни між Землею та союзом між Марсом і Венерою. Слідом за цим Падіння Moondust (1961), на якому розміщено місячний корабель, повний туристів, що занурюється в море Мондуста.
У 1968 році Кларк співпрацював з режисером Стенлі Кубриком, щоб створити науково-фантастичний фільм 2001: Космічна Одісея, де частина сюжету відбувається в американській місячній колонії, що знаходиться на карантині після того, як поблизу буде знайдений об’єкт чужорідного походження. Кларк детально розповів про це у версії роману, яка вийшла того ж року. Місячна колонія також згадується в туманності Кларка та романі, що отримав нагороду Гюго Побачення з Рамою (1973).
Співробітник великої наукової фантастики Урсула К. Ле Гуін також включає місячну колонію у своєму романі 1971 року Токарне небо, яка отримала премію Локус за кращий роман у 1972 році та двічі була адаптована у фільмі (1980 та 2002). В альтернативній реальності місячні бази встановлюються в 2002 році, а потім піддаються нападу ворожих чужорідних видів з Альдебарану (які в іншій реальності є доброякісними).
У 1973 році покійний і великий Ісаак Азімов випустив роман Самі боги, де третій розділ відбувається в місячному поселенні на початку 22 століття.Лунатики (1988) Кім Стенлі Робінсон (автор Червоний Марс трилогія, 2312 і Аврора) центри на групі поневолених шахтарів, змушених працювати під місячною поверхнею, розпочати заколот.
У новелі 1995 року "Берда Земля Шість" Аластара Рейнольдса згадується колонія Місяця з економікою, зосередженою навколо видобутку гелію-3. У 1998 році Бен Бова звільнився Схід Місяця і Місячна війна, два романи, зосереджені на місячній базі, яку створила американська корпорація і яка врешті-решт повстає проти Землі. Це частина його серії «Гранд Тур», яка спільно займається колонізацією Сонячної системи.
У 2017 році Енді Вейр (автор Марсіанець) звільнений Артеміда, роман, встановлений у місячному місті, економіка якого будується навколо місячного туризму. Значна увага приділяється деталям повсякденного життя на Місяці, що включає описи атомної електростанції, алюмінієвої плавильної установки та споруди для виробництва кисню.
Пропозиції:
Найдавніший зареєстрований приклад людей, що живуть на Місяці, був зроблений у 17 столітті єпископом Джоном Вілкінсом. В його Дискурс щодо нового світу та іншої планети (1638) він передбачив, що люди одного разу навчаться освоювати політ і створити місячну колонію. Однак детальні та науково обґрунтовані пропозиції надійдуть лише до 20 століття.
У 1901 р. Написав Г. Г. Уеллс Перші люди на Місяці, який розповідає історію про місцевих місячних мешканців (селенітів) і включає елементи реальної науки. У 1920 р. Роман написав Костянтин Ціолковський (якого багато хто називав "батьком космонавтики та ракетної зброї") Поза Землею. Цей роман розповідає історію людей, що колонізують Сонячну систему та докладно описує, яким би було життя в космосі.
З початком космічної гонки в 1950-х роках вчені, інженери та архітектори запропонували ряд концепцій та дизайнів. У 1954 році Артур К. Кларк запропонував створити місячну основу, що складається з надувних модулів, покритих місячним пилом для ізоляції. Зв'язок з космонавтами підтримуватиметься на місцях за допомогою надувної радіо щогли.
З часом буде побудований більший постійний купол, який спирався на очищувач повітря на основі водоростей, ядерний реактор для живлення та електромагнітні гармати для запуску вантажів та палива до суден у космосі. Кларк досліджував би цю пропозицію далі зі своєю новелою 1955 року Земне світло.
У 1959 році армія США розпочала дослідження
У 1959 р. Джон С. Рінехарт - тодішній директор гірничодослідної лабораторії в Колорадоській школі шахт - запропонував місячну будову, яка могла «[плавати] в нерухомому океані пилу». Це було у відповідь на популярну тоді теорію про те, що на Місяці знаходились океани реголіту, що знаходилися на глибині 1,5 км (одну милю).
Ця концепція була викладена у дослідженні Рінехарта "Основні критерії побудови Місяця" у статті Журнал Британського міжпланетного товариства, де він описав "плаваючу основу", що складається з напівциліндра з напівкуполами на обох кінцях та мікрометеороїдного щита, розміщеного вище.
У 1961 році, того ж року, коли президент Кеннеді оголосив Програму "Аполлон", ВВС США оприлюднили секретний звіт, заснований на попередній оцінці місячної військової бази, зробленої армією США. План, відомий як проект «Лунекс», передбачав приземлення місячних екіпажів, що в кінцевому підсумку призведе до підземної бази ВПС на Місяці до 1968 року.
У 1962 році Джон Денейк (керівник програми вдосконалених програм НАСА) та Стенлі Зан (технічний директор відділу досліджень місячних на базі космічного відділу компанії "Мартін") опублікували дослідження під назвою "Місячне базування". Їх концепція закликала створити підповерхневу базу, розташовану біля моря спокою, майбутнього місця посадки Аполлон 11 місія.
Як і пропозиція Кларка, ця база покладається на ядерні реактори для живлення та систему фільтрації повітря на основі водоростей. База складатиметься з 30 модулів середовища проживання, розділених між семи житловими зонами, вісьма зонами експлуатації та 15 логістичними зонами. загальна база повинна розміром 1300 м² (14000 футів²), яка могла б вмістити 21 члена екіпажу.
Протягом 1960-х років NASA проводила численні дослідження, які виступали за створення середовищ існування, натхненних архітектурою місії програми "Аполлон" (зокрема, Сатурн V ракети та їх похідні). Ці плани передбачають розміщення модулів космічної станції на місячній поверхні та використання існуючих конструкцій та технологій для зниження витрат та забезпечення надійності.
У 1963 р. Протягом 13 ст Праці Колоквіуму місячних та планетарних розвідок, Вільям Сімс підготував дослідження під назвою «Архітектура місячної бази». Його проект закликав побудувати середовище існування під стіною удару кратера з посадковим полем поблизу космічних кораблів. Хабітат буде три поверхи з висотою
Ці вікна також дозволяли б проникненню світла в середовище існування і були б утеплені водою з радіаційним захистом. Потужність повинна забезпечуватися ядерними реакторами, тоді як ділянки середовища проживання будуть виділені для забезпечення офісних приміщень, майстерень, лабораторій, житлових приміщень та ферми для виробництва якомога більшої кількості їжі екіпажу.
Але, мабуть, найвпливовішим дизайном епохи Аполлона стало двотомне «Дослідження синтезу місячних баз», яке було завершено в 1971 році аерокосмічною фірмою North American Rockwell. Дослідження підготувало концептуальну конструкцію для серії Місячних поверхневих баз (LSB), які були отримані в результаті відповідного дослідження орбітальної місячної станції.
В останні роки у багатьох космічних агентствах були складені пропозиції щодо побудови колоній на Місяці. У 2006 р. Японія оголосила плани щодо місячної бази до 2030 р. Росія зробила аналогічну пропозицію в 2007 році, яка буде побудована між 2027-32 роками. У 2007 році Джим Берк з Міжнародного космічного університету у Франції запропонував створити Ковчег Місячного Ноя, щоб людська цивілізація пережила катаклізму.
У серпні 2014 року представники NASA зустрілися з лідерами галузі, щоб обговорити економічно ефективні способи побудови місячної бази в полярних регіонах до 2022 року. У 2015 році NASA окреслила концепцію місячного врегулювання, яка буде покладатися на робототехніків (відома як Trans -Фермери) та геліостати для створення місячного поселення навколо південного полярного регіону Місяця.
У 2016 році керівник ESA Йоганн-Дітріх Вернер запропонував створити міжнародне село на Місяці як наступник міжнародної космічної станції. Створення цього села покладалося б на ті самі міжвідомчі партнерства, що і МКС, а також на партнерства між урядами та приватними інтересами.
Виклики:
Само собою зрозуміло, що створення місячної колонії було б величезним зобов'язанням з точки зору часу, ресурсів та енергії. Незважаючи на те, що розробка ракет багаторазового використання та інші заходи зменшують витрати на окремі пуски, відправлення корисних навантажень на Місяць все ще є дуже дорогим завданням - особливо там, де вимагатиметься декілька важких пусків.
Тут також є багато природних небезпек, які виникають від життя на тілі, як Місяць. До них відносяться крайні температури, коли сторона, що виходить на Сонце, відчуває високі температури 117 ° C (242 ° F), тоді як темна сторона знижує -43 ° C (-46 ° F). Більша частина місячної поверхні також піддається впливу метеороїдів та мікрометеороїдів.
На Місяці також є атмосфера, яка є немічною, вона практично вакуумна. Це є частиною причиною, через яку Місяць переживає такі крайні температури і чому поверхня виявляється ударом (тобто немає атмосфери, щоб метеори могли згоряти). Це також означає, що будь-які населені пункти повинні бути герметичними, під тиском та ізолюватися від зовнішнього середовища.
Відсутність атмосфери (як і магнітосфери) також означає, що поверхня піддається набагато більшої радіації, ніж те, до чого ми звикли тут, на Землі. Сюди входить сонячне випромінювання, яке стає набагато гіршим під час сонячної події, і космічні промені.
Можливі методи:
З початку космічної доби було зроблено багато пропозицій щодо того, як і де може бути побудована місячна колонія. Де це має особливе значення, оскільки будь-яке поселення повинно забезпечити ступінь захисту від стихії. Як говориться, три найважливіші моменти, що стосуються нерухомості, - це "розташування, місцезнаходження та місцезнаходження".
З цієї причини протягом багатьох років було зроблено багато пропозицій щодо побудови місячних місць існування в місцях, які б забезпечували природний захист та / або утримання. В даний час найпопулярнішим з них є Південнополюсний басейн Айткен, масивний ударний район навколо південного полярного регіону Місяця, який сильно укреплений.
Однією з головних привабливості цього регіону є той факт, що він постійно затінений, а це означає, що він відчуває набагато стійкіші температури. Крім того, кілька місій підтвердили наявність у регіоні водного льоду, який можна було зібрати, щоб зробити все з водню (або
Крім того, для будь-якої спроби колонізувати Місяць потрібно буде використовувати такі технології, як виробництво добавок (т.к. 3D-друк), роботодавці та телеприсутність. Базу (або бази) також потрібно буде виготовити та забезпечити якомога більше, використовуючи місцеві ресурси, метод, відомий як використання на місцях ресурсів (ISRU).
НАСА та ЄКА досліджували цю концепцію вже багато років, і обидва виробили свої власні методи перетворення місячного реголіту та інших ресурсів у корисні матеріали. Наприклад, з 2013 року ESA співпрацює з архітектурною дизайнерською фірмою Foster + Partners, щоб розробити своє Міжнародне Moon Village.
Запропонований ними спосіб побудови цієї основи полягає у розміщенні надувних каркасів на поверхні, які потім будуть покриті формою бетону, виготовленого з місячного реголіту, оксиду магнію та сполучної солі. NASA запропонував аналогічний метод, який вимагає робототехнічних працівників, що використовують «спечений» реголіт до баз 3D-друку. Це складається з розплавлення реголіту, бомбардуючи його мікрохвильовими печами, а потім друкуючи його як розплавлену кераміку.
Інші ідеї передбачають побудову місць існування в землі та мають верхній рівень, який забезпечує доступ до поверхні та дозволяє природне освітлення. Є навіть пропозиція побудувати місячні поселення у стійких лавових трубах, які б не
Існує навіть пропозиція про соленоїдну Місячну базу, яка б забезпечила власне радіаційне екранування. Ця концепція була представлена будівельним інженером Марко Пероні на Форумі та експозиції космічної та космонавтики AIAA 2017 та складається з прозорих куполів, огороджених тором високовольтних кабелів. Цей торус забезпечував би активне магнітне екранування від радіації та дозволяв би будувати поселення будь-де на поверхні.
Велика кількість льоду навколо полярних регіонів забезпечить переселенцям постійне джерело води для пиття, зрошення та навіть може бути перероблене для отримання палива та дихаючого кисню. Необхідний жорсткий режим утилізації, щоб забезпечити мінімальну кількість відходів
Ці унітази для компостування можуть поєднуватися з місячним реголітом для створення зростаючого ґрунту, який потім можна зрошувати за допомогою води, що збирається на місці. Це було б важливо, оскільки, як місячним колоністам потрібно вирощувати велику частину власної їжі, щоб зменшити кількість відправлень, які потрібно регулярно надсилати з Землі.
Місячна вода також може використовуватися як джерело живлення, якщо колонії будуть обладнані акумуляторами для електролізу (де молекули води розщеплюються на водень і кисень і водень спалюється). Інші джерела електроенергії можуть включати сонячні масиви, які можуть бути побудовані навколо ободів кратерів та передавати живлення населеним пунктам.
Космічна сонячна енергетика також могла б забезпечити енергією населених пунктів по всій місячному ландшафту. Ядерні реактори - це ще один варіант, як і термоядерні (токамакові) реактори. Цей останній варіант особливо привабливий, враховуючи той факт, що гелій-3 (джерело живлення для плавких реакторів) є більш рясним на поверхні місяця, ніж на Землі.
Потенційні переваги:
Якщо чесно, створення колонії на будь-якому з небесних тіл нашої Сонячної системи має деякі серйозні потенційні переваги. Але мати колонію на найближчому до Землі небесному тілі було б особливо вигідно. Ми не тільки змогли б провести дослідження, видобути ресурси та скористатись перевагами нових технологій, а база на Місяці полегшила б місії та колонізаційні зусилля на інших планетах та місяцях.
Простіше кажучи, колонія на Місяці могла виступати кроком до Марса, Венери, поясу астероїдів та інших країн. Маючи інфраструктуру на поверхні Місяця та на орбіті - яка могла б заправляти та ремонтувати космічні кораблі, що прямують далі у Сонячну систему - ми могли б позбавити мільярди від витрат на космічні місії.
Це одна з причин, чому NASA планує встановити космічну станцію на орбіті Місяця - Місячну орбітальну платформу-шлюз (LOP-G), ака. Місячний шлюз, раніше відомий як Глибокий космічний шлюз. Це також є однією з причин, чому ЄКА хоче побудувати своє Місячне село з міжнародними партнерами. Китай і Росія також розглядають свою власну поверхневу або орбітальну заставу з цієї точної причини.
Дослідження місячних також були б дуже прибутковими. Вивчаючи вплив низької сили тяжіння на організм людини, космонавти будуть краще підготовлені до боротьби з наслідками тривалих космічних подорожей, місій на Марс та інших тіл, де низький рівень - реальність. Ці дослідження також можуть допомогти прокласти шлях до створення колоній на цих органах.
Далекий бік Місяця також представляє серйозні можливості для всіх видів астрономії. Оскільки вона знаходиться в стороні від Землі, далека сторона Місяця не має радіозавад, що робить її першочерговим місцем для радіотелескопів. Оскільки на Місяці немає атмосфери, оптичні масиви телескопа - як дуже великий телескоп ESO в Чилі - також не будуть перешкоджати.
І тоді у вас є інтерферометри - як LIGO та телескоп Event Horizon (EHT), які змогли б шукати гравітаційні хвилі та зображувати чорні діри з більшою ефективністю. Можуть бути також проведені геологічні дослідження, які б розкрили набагато більше про Місяць та утворення системи Земля-Місяць.
Велика кількість ресурсів на Місяці, таких як гелій-3 та різні дорогоцінні та рідкісноземельні метали, також може забезпечити експортну економіку. Цьому сприяло б те, що Місяць має набагато меншу швидкість втечі, ніж Земля - 2,38 км / с (1,5
Але звичайно, жодна місячна економіка не була б повноцінною без місячного туризму. Колонія на поверхні, а також інфраструктура на орбіті зробили б регулярні відвідування Місяця і рентабельними, і навіть вигідними. Не важко уявити, що це може призвести до створення всіх видів дозвілля - від курортів та казино до музеїв та експедицій по всій поверхні.
З правильним видом зобов'язань щодо ресурсів, грошей та праці - не кажучи вже про деякі серйозно пригодні душі! - могло бути щось таке, як колись селеняни (або, як їх називав Хайнлайн, "Луни").
Ми написали багато статей про місячну колонізацію тут, у журналі Space. Ось план Пола Спудіса щодо стійкої та доступної місячної бази, навіщо колонізувати Місяць спочатку? Стабільна труба лави могла б забезпечити потенційне середовище існування людини на Місяці та ЄКА планує побудувати міжнародне село… На Місяці !.
Для отримання додаткової інформації ознайомтеся з нашою чотирискладовою серією "Побудова бази місяця":
- Побудова бази місяця: Частина 1 - виклики та небезпеки
- Побудова бази місяця: Частина 2 - Концепції середовища проживання
- Побудова бази Місяця: Частина 3 - Структурне проектування
- Побудова Місячної бази: Частина 4 - Інфраструктура та транспорт
Щоб ознайомитись із тим, яким може бути життя та робота на Місяці, перегляньте, що таке видобуток Місяця ?, і це важливо! Студенти придумують, як зробити пиво на Місяці.
Астрономічна роля також має кілька прекрасних епізодів на цю тему. Ось Епізод 115: Місяць, Частина 3: Повернення на Місяць.
Джерела:
- НАСА - Місяць Землі
- НАСА - Місяць на Марс
- НАСА - Що таке Артеміда?
- Вікіпедія - Колонізація Місяця
- ESA - Створення місячної бази за допомогою 3D-друку
- PSRD - видобуток Місяця, Марса та астероїдів
- PSRD - Космохімія та дослідження людини
- НАСА - Дослідження синтезу бази місячних - Вип. I і Vol. II
- LPI - Місячні бази та космічні дії 21 століття
- Астрономія - Місячне село: перший крок людства до місячної колонії?
