La Luna ha abbastanza acqua per far funzionare il piano di insediamento di Marte di Robert Zubrin?


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In "The Case for Mars" di Robert Zubrin delinea un piano per colonizzare Marte trovando (tra le altre cose) acqua e usando l'elettrolisi per frantumare l'acqua in idrogeno e ossigeno. Ciò fornisce carburante per i veicoli e l'aria per consentire all'equipaggio di respirare. Un piano simile può funzionare per risolvere la luna? Ci sono abbastanza risorse sulla luna perché un insediamento sia autosufficiente? C'è abbastanza acqua sulla luna per renderlo possibile?


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Probabilmente una domanda migliore a Space Exploration, ma questo riguarda la scienza planetaria (analisi dell'acqua della Luna) che è in tema qui.
chiamato2voyage

Penso che si riduca a se l'inclinazione assiale lunare è stabile. Altrimenti, i volatili nei crateri polari potrebbero non aver avuto molto tempo per accumularsi. Ecco un breve discorso recente del Dr. Paul D. Spudis su Lunar ISRU: youtube.com/…
LocalFluff,

Alle 18:50 nel video che ho collegato sopra, il Dr. Spudis afferma che la quantità stimata di ghiaccio d'acqua nei crateri polari lunari è di 600 milioni di tonnellate. Abbastanza per alimentare un lancio di navetta spaziale (dalla Terra) ogni giorno per 2200 anni.
LocalFluff,

Risposte:


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L'autosufficienza è un termine incredibilmente ampio. Potremmo sostenere che sì, c'è acqua sulla Luna e che sì, ci sono modi fattibili per produrre l'elettricità richiesta in modi autosostenibili, ma la vera domanda è: ci sono aree sulla Luna che sarebbero vitali per entrambi a lo stesso tempo.

Vedete, il luogo più probabile in cui potrebbe esistere acqua superficiale o vicino al sottosuolo sulla Luna ed essere adatto per l'estrazione di massa sono le sue regioni polari, permanentemente scure. In effetti, l'astronave Chandrayaan-1 dell'ISRO (Indian Space Research Organisation) ha rilevato prove di acqua bloccata nei minerali di regolite lunari superficiali nella regione polare meridionale lunare, acqua che probabilmente proviene da asteroidi e impatti di comete che la incorporano nel profondo del nucleo lunare e rilasciati come acqua magmatica più vicina alla superficie. Qualsiasi acqua in forma libera in altre regioni della Luna esposta alla luce solare e alla radiazione solare sublimerebbe direttamente alla sua forma gassosa e con la ionizzazione perderebbe atomi di idrogeno, quindi mentre gli atomi di idrogeno e ossigeno potrebbero essere ancora presenti in una certa misura incorporati nella superficie minerali di strato, l'estrazione sarebbe probabilmente troppo elaborata lì.

Ma, ovunque trovassi la tua fonte d'acqua, avresti comunque bisogno di una grande quantità di elettricità per alimentare il tuo impianto di estrazione, in seguito usi l'elettrolisi per separare l'acqua molecolare nei suoi atomi costituenti e comprimerla in condizioni criogeniche nei loro liquidi diatomici che sono adatto come componente propellente, ossigeno liquido diatomico (o LOX) come ossidante, e raddoppia in quantità molecolare di idrogeno liquido diatomico (o LH2) rispetto al carburante per missili. Il problema con l'elettricità è che, a meno che tu non abbia portato il tuo e molto di te su di te per alimentare le tue piante, probabilmente vorrai usare sia l'energia solare, o attingere alla regolazione lunare incorporata helium-3 (o 3 He) e alimentare il tuo reattore a fusione di terza generazione Helium-3. Vedi ad esempio questa mia rispostaEsplorazione dello spazio su come ciò potrebbe essere fatto.

Quindi il principale enigma dello sfruttamento delle risorse lunari, per il momento, rimane trovare risorse d'acqua sufficienti e percorribili a sufficienza dove vi siano anche modi autosostenibili per generare l'elettricità richiesta. Un'opzione che mi viene in mente è quella di rimanere sull'equatore lunare più esposto ed estrarre isotopi di deuterio e idrogeno trizio, così come l'elio-3 dalla regolite lunare, tutti incorporati lì da Coronal Mass Ejections (CME). L'ossigeno richiesto potrebbe essere prodotto frantumando i minerali ossidati e lasciandoli sudare con la presenza di isotopi di idrogeno nell'acqua ionizzata, e l'elio-3 potrebbe essere usato come precedentemente menzionato per sostenere una reazione di fusione producendo elettricità necessaria per rompere successivamente le molecole d'acqua nei suoi atomi costituenti di idrogeno e ossigeno per elettrolisi.

Quanto di questi isotopi di idrogeno ed elio sono effettivamente incorporati nella regolite lunare e per quanto tempo questi depositi persistono in essa, possibilmente rimanendo lì per almeno un po 'a causa della carica statica della regolite mentre è bombardata dalla radiazione solare, questa è tuttavia una domanda completamente diversa e al momento non possiamo ancora rispondere. Lo studio dell'esosfera lunare e dell'ambiente in polvere è l'unico scopo del LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), che abbiamo appena lanciato lì. Sapremo tra circa un anno, se sarà in grado di fornire prove scientifiche conclusive per queste teorie che ho appena citato.


Il problema energetico è più piccolo ai poli che all'equatore che soffre di 14 giorni di oscurità. Ai poli lunari, le creste del cratere con insolazione pressoché costante sono situate accanto ai fondali del cratere in ombra permanente con ghiaccio d'acqua. I pannelli solari potrebbero alimentare i robot nel cratere sotto di loro tramite cavo o forse microonde. Le operazioni di estrazione consistono solo nel riscaldamento del terreno e nella raccolta dei volatili mentre sublimano.
LocalFluff,

@LocalFluff La Luna ha anche una leggera inclinazione assiale, quindi quelle regioni di luce solare permanente sarebbero rare e lontane tra loro. IIRC si qualifica solo una manciata di picchi al polo nord lunare attorno a un singolo cratere, e nessuno al polo sud, per quanto ne sappiamo. Quindi sì, ciò che dici è possibile, supponendo che un singolo cratere più grande detenga sufficienti riserve di ghiaccio d'acqua. Avresti a che fare con un enorme differenziale di temperatura, e richiederei diversi satelliti di relè in orbita polare lunare, se sono necessarie comunicazioni con la Terra. Tutto ciò potrebbe essere molto più semplice da fare all'equatore lunare IMO. Pubblica una nuova risposta.
TildalWave,

Ah sì, eccolo qui; informazioni un po 'più dettagliate su questo nell'articolo di Wikipedia sulla Luna: le stagioni . Menziona ... quattro regioni montuose sul bordo del cratere Peary sul polo nord della Luna .
TildalWave,

La mappa collegata in basso mostra il tempo di insolazione sul polo sud lunare. I cerchi più luminosi del cratere rappresentano un tempo di insolazione superiore al 95%. Ciò significa meno di 36 ore al mese in letargo o su energia accumulata (come celle a combustibile che utilizzano risorse locali). apod.nasa.gov/apod/ap110423.html Lo stesso con la comunicazione della linea di vista con la Terra, non è necessaria alcuna comunicazione lunare. La temperatura del suolo è più bassa ai poli a causa dell'angolo rispetto al Sole e più stabile dove l'insolazione è quasi costante. Le aree e le risorse ottimali sono ampie rispetto alla prevedibile capacità di lancio di un razzo.
LocalFluff,

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@LocalFluff OK, non c'è bisogno di convincermi di una possibile risposta alternativa. Ho scritto il mio sulla base delle informazioni che avevo e di ciò che sembrava avere più senso per me. Sembra che tu abbia diverse informazioni e idee sulla fattibilità, quindi per favore scrivi un'altra risposta. Più siamo, meglio è. Non sono sposato con quale opzione ho suggerito qui. ;)
TildalWave l'

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Inoltre, Marte ha un'atmosfera molto più sostanziale composta da circa il 95% di CO2 (che è uno dei principali punti che Zubrin fa), mentre l'atmosfera della luna impallidisce in confronto. Perché questo è importante? Combinato con la fornitura di idrogeno che verrebbe portato con sé, potresti combinare la CO2 con H2 per produrre metano (CH4) che può essere usato come combustibile per missili; può anche essere prodotta acqua. Vedi la reazione di Sabatier .

In "Il caso di Marte" si parla anche dei vantaggi e degli svantaggi dei sistemi di propellenti CH4 / O2 e CO / O2, il primo è davvero l'alternativa migliore se fosse disponibile idrogeno. Inoltre, quando si parla di insediamenti, l'esplorazione è una funzione cruciale. Il carburante per i veicoli può anche essere fornito attraverso l'uso della CO2 atmosferica marziana.

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