Månens kolonisering er den hypotetiske afvikling af månen af mennesker . Eksisterende planer om at bygge beboede baser på Månen betragtes nogle gange som et foreløbigt afviklingsstadium, men det permanente og autonome ophold for en person er en størrelsesorden sværere og vil kræve løsningen af mange problemer. Men i betragtning af, at de fleste af det sidste århundredes sci-fi-ideer er blevet til virkelighed i det nuværende, med den moderne hurtige udvikling af robotteknologier til byggeri og 3D-print, er det ikke så fantastisk. Den nuværende videnskabstilstand i det 21. århundrede, med forbehold for implementeringen af en række design- og teknologisk arbejde, giver os allerede mulighed for at antage gode chancer for vellykket kolonisering.
Månens kolonisering har også længe været genstand for science fiction [1] .
Rumteknologiens langsomme udvikling efter 1970'erne gør det umuligt at tænke på, at rumkolonisering er et let opnåeligt og i alle tilfælde berettiget mål. På grund af sin nærhed til Jorden (tre dages flyvning) og et ret godt kendskab til landskabet, har Månen længe været betragtet som en kandidat til skabelsen af en menneskelig koloni. Men mens de sovjetiske og amerikanske måneudforskningsprogrammer demonstrerede gennemførligheden af at tage til månen (mens det var meget dyre projekter), dæmpede de også entusiasmen for at etablere en månekoloni. Dette skyldtes det faktum, at analysen af støvprøver leveret af astronauterne viste et meget lavt indhold af lette elementer i det. nødvendig for at opretholde livsstøtte.
På trods af dette, med udviklingen af astronautik og reduktionen i omkostningerne ved rumflyvninger, ser Månen ud til at være det primære objekt for at etablere en base. For videnskabsmænd er månebasen et unikt sted for at udføre videnskabelig forskning inden for planetvidenskab , astronomi , kosmologi , rumbiologi og andre discipliner. Studiet af måneskorpen kan give svar på de vigtigste spørgsmål om dannelsen og den videre udvikling af solsystemet , Jord-Måne-systemet og livets fremkomst. Manglen på en atmosfære og lavere tyngdekraft gør det muligt at bygge observatorier på månens overflade , udstyret med optiske og radioteleskoper , der er i stand til at opnå meget mere detaljerede og klare billeder af fjerntliggende områder af universet, end det er muligt på Jorden, og opretholde og at opgradere sådanne teleskoper er meget lettere end orbitale observatorier.
Månen har også en række mineraler, herunder metaller, der er værdifulde for industrien - jern , aluminium , titanium ; derudover er der i månejordens overfladelag ophobet regolith , en isotop helium-3 , sjælden på Jorden, som kan bruges som brændstof til lovende termonukleare reaktorer . I øjeblikket udvikles metoder til industriel produktion af metaller, oxygen og helium-3 fra regolit; fundet aflejringer af vandis.
Dybt vakuum og tilgængeligheden af billig solenergi åbner nye horisonter for elektronik , metallurgi , metalbearbejdning og materialevidenskab . Faktisk er betingelserne for metalbearbejdning og skabelsen af mikroelektroniske enheder på Jorden mindre gunstige på grund af den store mængde fri ilt i atmosfæren, hvilket forringer kvaliteten af støbning og svejsning, hvilket gør det umuligt at opnå ultrarene legeringer og mikroelektroniske substrater i store mængder. Det er også af interesse at bringe skadelige og farlige industrier til Månen.
Månen, på grund af sine spektakulære landskaber og eksotisme, ligner også et meget sandsynligt objekt for rumturisme , som kan tiltrække en betydelig mængde midler til dens udvikling, fremme rumrejser og give en tilstrømning af mennesker til at udforske månens overflade. Rumturisme vil kræve visse infrastrukturløsninger [2] . Udviklingen af infrastruktur vil til gengæld bidrage til en større penetration af menneskeheden på månen.
Der er planer om at bruge månebaser til militære formål til at kontrollere jordens nære rum og sikre dominans i rummet [3] .
Direktør for Rumforskningsinstituttet ved Det Russiske Videnskabsakademi Lev Zeleny mener, at Månens cirkumpolære områder kan bruges til at være vært for en russisk eller international videnskabelig base [4] .
Tilstedeværelsen af helium-3 i månens mineraler anses af repræsentanter for US National Space and Aeronautics Agency ( NASA ) for at være en alvorlig årsag til udviklingen af satellitten, mens NASA planlægger at udføre den første flyvning dertil i 2024. Indtil nu er USA fortsat den eneste stat, hvis repræsentanter har besøgt månen - fra 1969 til 1972 blev 6 amerikanske bemandede ekspeditioner sendt dertil .
Kina og Rusland planlægger en international månestation i 2030'erne.
Oprettelsen af stationen er ikke kun et spørgsmål om videnskab og statslig prestige, men også om kommerciel gevinst. Helium-3 er en sjælden isotop, der koster cirka 1.200 USD pr. liter gas [5] , der er nødvendig i atomkraft for at starte en fusionsreaktion . På Månen er dens mængde anslået til tusindvis af tons (ifølge minimumsestimaterne - 500 tusinde tons [6] ). Densiteten af flydende helium-3 ved kogepunktet og normalt tryk er 59 g/l, og i gasform er den omkring 1000 gange mindre, derfor koster 1 kg mere end 20 millioner dollars, og alt helium koster mere end 10 quadrillioner dollars (ca. 500 nuværende BNP USA).
Forskere mener [7] at helium-3 kan bruges i termonukleare reaktorer . At levere energi til hele jordens befolkning i løbet af året, ifølge forskere fra Institut for Geokemi og Analytisk Kemi. V. I. Vernadsky RAS , er der brug for ca. 30 tons helium-3. Omkostningerne ved dets levering til Jorden vil være ti gange mindre end for elektricitet, der i øjeblikket produceres på atomkraftværker .
Ved brug af helium-3 forekommer langlivet radioaktivt affald ikke , og derfor forsvinder problemet med deres bortskaffelse, som er så akut i driften af tunge nukleare fissionsreaktorer, af sig selv.
Der er dog alvorlig kritik af disse planer. Faktum er, at for at antænde den termonukleære reaktion deuterium + helium-3, er det nødvendigt at opvarme isotoperne til en temperatur på en milliard grader og løse problemet med at holde plasmaet opvarmet til en sådan temperatur. Det nuværende teknologiniveau gør det muligt at indeholde et plasma, der kun er opvarmet til et par hundrede millioner grader i deuterium + tritium-reaktionen , mens næsten al den energi, der opnås i løbet af en termonuklear reaktion, bruges på at indeslutte plasmaet (se ITER ) . Derfor anses helium-3-reaktorer af mange førende videnskabsmænd, for eksempel akademiker Roald Sagdeev , der kritiserede Sevastyanovs planer, for at være et spørgsmål om en fjern fremtid. Mere realistisk set fra deres synspunkt er udviklingen af ilt på Månen , metallurgi , skabelse og opsendelse af rumfartøjer, herunder satellitter , interplanetariske stationer og bemandede rumfartøjer.
På Månens overflade [8] (missioner Deep Impact (KA) , Cassini (KA) , Chandrayaan-1 ) og under dens overflade [9] [10] (mission LCROSS ) i regionen ved Syd- og Nordpolen , vand blev fundet i form af is, mængden som er meget afhængig af solbelysning. Tilstedeværelsen af vand er meget vigtig for en potentiel månebase.
Nøgleteknologier har ifølge NASA et teknologiberedskab på 7/10. Muligheden for at producere en stor mængde elektricitet svarende til 1 PW overvejes . Samtidig anslås omkostningerne til månekomplekset til omkring 200 billioner amerikanske dollars. Samtidig er omkostningerne ved at producere en sammenlignelig mængde elektricitet ved jordbaserede solcellestationer 8.000 billioner dollars, ved jordbaserede termonukleare reaktorer 3.300 billioner dollars og ved jordbaserede kulfyrede stationer 1.500 billioner dollars [11] .
Udover solenergi er det også muligt at bygge effektive geotermiske kraftværker på Månen , da Månens temperaturgradient er omkring 60 gange større end Jordens og er mindst 2 K /meter [12] .
Under det første " månekapløb " i 1960'erne (samt lidt tidligere og senere) havde to rumsupermagter - USA og USSR - planer om opførelse af månebaser, som ikke blev implementeret [14] [15] .
I USA blev de foreløbige projekter for månemilitærbaserne Lunex (Lunex Project) og Horizon (Project Horizon) udarbejdet , og der var også tekniske forslag til månebasen Wernher von Braun .
I første halvdel af 1970'erne. under hånden Akademiker V.P. Barmin , videnskabsmænd fra Moskva og Leningrad udviklede et projekt for en langsigtet månebase, hvor de især undersøgte mulighederne for at indkapsle beboede strukturer med en rettet eksplosion for at beskytte mod kosmisk stråling (opfindelser af A.I. Melua ved hjælp af teknologierne af Alfred Nobel ). Mere detaljeret, herunder mock-ups af ekspeditionskøretøjer [16] og beboelige moduler [17] , blev projektet for USSR's månebase Zvezda udviklet , som skulle implementeres i 1970'erne-1980'erne. som en udvikling af det sovjetiske måneprogram , indskrænket efter tabet af USSR i "månekapløbet" med USA.
I oktober 1989, på den 40. kongres i International Aeronautical Federation, NASA-ansatte Michael Duke ( eng. Michael Duke ), leder af solsystemforskningsenheden ved Lyndon Johnson Space Center i Houston, og John Niehoff ( eng. John Niehoff ) of Science Applications International Corporation (SAIC) præsenterede projektet for månestationen Lunar Oasis. Indtil nu anses dette projekt for at være meget omfattende og interessant for en række grundlæggende løsninger, både originale og realistiske. Det tiårige Lunar Oasis-projekt antog tre faser med i alt 30 flyvninger, hvoraf halvdelen var bemandet (14 tons last hver); ubemandede opsendelser blev anslået til 20 tons last hver.
Forfatterne kalder omkostningerne ved projektet lig med fire Apollo-programmer, hvilket er omkring 550 milliarder dollars i 2011-priser. I betragtning af, at programmets implementeringstid blev antaget at være meget betydelig (10 år), ville de årlige omkostninger til det beløbe sig til omkring 50 milliarder dollars. Til sammenligning kan vi påpege, at omkostningerne ved at opretholde amerikanske tropper i Afghanistan nåede 6,7 milliarder dollars i 2011. om måneden eller 80 milliarder dollars om året. [atten]
I begyndelsen af det 21. århundrede stimulerede opdagelsen af isaflejringer ved Månens poler starten på et " andet månekapløb " mellem USA ( Artemis-programmet ), Kina (Kinas måneprogram ), Rusland ( det russiske måneprogram). ), Den Europæiske Union ( Aurora-programmet ), Japan og Indien. Alle disse programmer sørger for skabelsen af baser på Månen.
NASA var ved at udvikle rumprogrammet Constellation , som skulle udvikle ny rumteknologi og skabe den nødvendige infrastruktur for at sikre det nye rumfartøjs flyvninger til ISS , såvel som flyvninger til Månen, oprettelsen af en permanent base på Månen og, i fremtiden flyvninger til Mars [19] . Opgaven med at kortlægge mulige fremtidige landingssteder og baser blev tidligere blandt andet løst af Lunar Prospector -stationen . Bemandede flyvninger til Månen var planlagt fra 2019-2020. Ved beslutning fra den amerikanske præsident Barack Obama den 1. februar 2010 blev finansieringen af programmet i 2011 imidlertid afsluttet [20] .
I februar 2010 afslørede NASA et nyt projekt: "avatarer" på månen, som kunne implementeres på så lidt som 1.000 dage. Dens essens ligger i organiseringen af en ekspedition til månen med deltagelse af robot - avatarer (der repræsenterer en telepresence-enhed ) i stedet for mennesker. På denne måde er flyingeniører skånet for behovet for kritiske livsunderstøttende systemer , og et mindre komplekst og dyrt rumfartøj bruges som følge heraf . For at styre avatarrobotter foreslår NASA-eksperter at bruge højteknologiske fjerntilstedeværelsesdragter (som en virtual reality-dragt ). En og samme dragt kan "påføres" flere specialister fra forskellige videnskabsområder på skift. I løbet af studiet af månens overflade kan en geolog f.eks. kontrollere "avataren" , og så kan en fysiker tage en telepresence- dragt på [21] .
I maj 2019 annoncerede NASA-administrator Jim Bridenstine starten på Artemis -programmet [22] (opkaldt efter den græske gudinde for jagten , søster til Apollo ). Programmet er opdelt i to etaper: Første etape omfatter en landing på månen i 2024 og omfatter blandt andet: en bemandet baneflyvning omkring månen Artemis-2 , begyndelsen på byggeriet af den internationale månestation Gateway , landing af en besætning med den første kvinde på månen i Artemis-3 missionen. Den anden fase af programmet er flyvninger til månen og skabelsen af måneinfrastruktur. For sommeren 2019 modtog programmet ikke tilstrækkelige midler. Det er planen, at bemandede flyvninger vil blive udført ved hjælp af SLS løfteraket og Orion -rumfartøjet.
Den ambitiøse plan for Den Europæiske Rumorganisation " Aurora ", giver i sidste ende efter 2030 ekspeditioner og baser på Månen. Den første europæiske månestation Smart-1 har kortlagt Månens overflade i et år og syv måneder, samt kortlagt forekomsten af forskellige mineraler.
Kina har gentagne gange annonceret sine planer for udforskningen af månen . Den 24. oktober 2007 blev den første kinesiske månesatellit , Chang'e-1 , med succes opsendt fra Xichang Cosmodrome . Hans opgave var at skaffe stereobilleder, ved hjælp af hvilke de efterfølgende skulle fremstille et tredimensionelt kort over månens overflade. I fremtiden planlægger Kina at etablere en beboelig videnskabelig base på Månen. Ifølge det kinesiske program er udviklingen af Jordens naturlige satellit planlagt til 2040-2060 [23] . Månebaseprojektet i Kina udvikles under ledelse af Wu Weiren , den generelle designer af Kinas Lunar Program . I 2021 blev der indgået en aftale om at bygge den internationale månestation sammen med Rusland. Spørgsmålet om at deltage i dette projekt er under overvejelse af European Space Agency .
Japan Aerospace Exploration Agency planlagde at idriftsætte en bemandet station på Månen i 2030, fem år senere end tidligere antaget. I 2007 begyndte Kaguya -rumstationen Japan orbital udforskning af månen. I marts 2010 besluttede Japan at opgive det bemandede måneprogram på grund af dets overdrevne omkostninger til fordel for robotbosættelser.
Indien sendte den første Chandrayaan-1 AMS til Månen i 2008 med det formål at 3D-topografi og radiolyd for at kortlægge overfladekemiske grundstoffer på jagt efter metaller, vand og helium-3. Den første landingsmission, Chandrayaan-2 , endte i fiasko i 2019, men den indiske rumforskningsorganisation planlægger en lignende mission Chandrayaan-3 i 2023 og Chandrayaan-4 i 2024 , begge med månerovere.
I 2007 annoncerede Roscosmos en plan, der omfattede at lande en mand på Månen i 2025 og oprette en permanent månebase der et par år senere [24] .
I 2014 blev det kendt om udkastet til konceptet for det russiske måneprogram, som foreslog tre faser [25] :
I 2050 er det planlagt at bygge en beboelig base og en minedrift [ 26] .
I 2015 var der rapporter om, at disse planer var flere år forsinket på grund af reducerede bevillinger [27] [28] .
I april 2018 annoncerede European Space Agency starten på arbejdet med et projekt, der skal skabe en permanent base på månens overflade. Grundoprettelsesprojektet er designet til fire faser, fra 2020 til 2062 [29] .
Menneskets langvarige tilstedeværelse på Månen vil kræve løsningen af en række problemer. For eksempel fanger Jordens atmosfære og magnetfelt det meste af solstrålingen. Mange mikrometeoritter brænder også op i atmosfæren . På Månen er det, uden at løse strålings- og meteoritproblemerne [30] , umuligt at skabe betingelser for normal kolonisering. Under soludbrud skabes en strøm af protoner og andre partikler , der kan udgøre en trussel for astronauter. Disse partikler er dog ikke særlig gennemtrængende, og beskyttelse mod dem er et løseligt problem. Derudover har disse partikler en lav hastighed, hvilket betyder, at der er tid til at gemme sig i anti-strålingsly. Hårde røntgenbilleder er et meget større problem . Beregninger viste [31] at en astronaut efter 100 timer på Månens overflade med en sandsynlighed på 10 % vil modtage en sundhedsfarlig dosis ( 0,1 Grå ). I tilfælde af et soludbrud kan en farlig dosis opnås inden for få minutter.
Vyacheslav Shurshakov, leder af afdelingen for strålingssikkerhed ved bemandede rumflyvninger ved IBMP RAS, sagde i et interview med medierne, at strålingsdoser under missioner til Månen er acceptable. Ifølge offentliggjorte data om amerikanske månebesætninger svarer en ti-dages mission til at flyve i kredsløb om jorden i 20 dage: en samlet dosis på omkring 12 mSv. Baseret på nutidens viden om kosmisk stråling tillader specialister ved Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences en flyvning til Månen, der varer fra flere uger til to måneder [32] . Mikhail Panasyuk, direktør for SINP MSU , mener, at en persons ophold på Månen bør begrænses til en periode på halvanden måned ved maksimal solaktivitet og op til et år ved minimum af solaktivitetscyklussen. disse estimater tager ikke højde for tungt ladede partikler og neutronstråling [33] .
Takket være data om alle typer stråling, der kan udgøre en fare for mennesker (strømme af ladede partikler (elektroner og atomkerner), neutroner og gammastråler), indsamlet af nedstigningskøretøjet til den kinesiske Chang'e-4- mission fra januar til september 2019 kom forskere til den konklusion, at strålingsniveauet på Månen er 1369 µSv pr. dag eller 500 mSv/år (om bord på ISS er det 1,9 gange lavere: 731 µSv pr. dag eller 266 mSv/år) [34] [35 ] . Det tilladte eksponeringsniveau for NPP-personale I Rusland er en dosis på 20 mSv/år, i USSR, USA og Japan - 50 mSv/år eller en enkelt dosis på 200 mSv med efterfølgende suspension fra strålingsfarligt arbejde.
Et separat problem er månestøv [36] . Månestøv er sammensat af skarpe partikler (fordi der ikke er nogen udjævnende effekt af erosion ) og har også en elektrostatisk ladning. Som et resultat trænger månestøv ind overalt og, med en slibende effekt, reducerer det mekanismernes levetid (og når det kommer ind i lungerne, bliver det en dødelig trussel mod menneskers sundhed og kan forårsage lungekræft [37] ). Hos nogle mennesker kan månestøv forårsage en allergisk reaktion i kroppen .
Tyngdekraften nær Månens overflade er kun 16,5 % af jordens (6 gange svagere), og derfor overvejes mulighederne for at skabe kunstig tyngdekraft ved brug af centrifuger , der giver en person på Månen et længerevarende ophold på Månen. jordens tyngdekraftsniveau, der er nødvendigt for kroppens normale funktion [38] .
Kommercialisering er heller ikke indlysende. Der er endnu ikke behov for store mængder helium-3. Videnskaben har endnu ikke været i stand til at opnå kontrol over den termonukleare reaktion. Det mest lovende projekt i denne henseende i øjeblikket (medio 2019) er den store internationale forsøgsreaktor ITER , som forventes at stå færdig i 2025. Derefter følger omkring 20 års eksperimenter. Den industrielle anvendelse af termonuklear fusion forventes tidligst i 2050 ifølge de mest optimistiske prognoser. I denne henseende vil udvindingen af helium-3 indtil da ikke være af industriel interesse. Rumturisme kan heller ikke kaldes drivkraften bag udforskningen af Månen, da de investeringer, der kræves på dette stadium, ikke vil kunne betale sig inden for rimelig tid på grund af turismen, hvilket er vist af erfaringerne fra rumturismen på ISS , hvoraf indtægterne ikke dækker selv en lille del af udgifterne til vedligeholdelse af stationen.
Denne situation fører til, at der fremsættes forslag (se Robert Zubrin "A Case for Mars"), at rumudforskning straks skal begynde med Mars .
Permanent menneskelig beboelse på et andet himmellegeme (uden for Jorden) har længe været et tilbagevendende tema i science fiction , som taler om menneskehedens varige søgen efter at erobre de kosmiske kroppe i Solsystemet.
Måne | ||
---|---|---|
Ejendommeligheder | ||
Månens kredsløb | ||
Overflade | ||
Selenologi | ||
Undersøgelse | ||
Andet |
Kolonisering af rummet | ||
---|---|---|
Kolonisering af solsystemet |
| ![]() |
Terraformning | ||
Kolonisering uden for solsystemet | ||
Rumbebyggelser | ||
Ressourcer og energi |
|
Udforskning af månen med rumfartøj | |
---|---|
Programmer | |
Flyvende | |
Orbital | |
Landing | |
moon rovers | |
mand på månen | |
Fremtid |
|
Uopfyldt | |
se også | |
Fed skrift betegner aktivt rumfartøj |