Maapallon ja sen lähimmän kylmimmät paikat eivät ole lähellä kuuvalon yön lämpötilaa - ja on erittäin vaikea luoda perusta, joka kykenee suojelemaan asukkaita sellaiselta lämpötilalta. Kuun asuttamisen ajatus on vuosikymmenien ajan huolestuttanut tutkijoita ja kaukonäköisiä ihmisiä. Erilaisia kuunpesäkkeiden käsitteitä on ilmestynyt tv-näytöille ja näytöille.
Ehkä kuusikuula on seuraava looginen askel ihmiskunnalle. Tämä on lähin naapurimme tähteissä, joka on noin 383 000 kilometriä meistä, mikä yksinkertaistaa resurssien tukemista. Lisäksi kuussa on ylimäärä helium-3: ta, mikä on ihanteellinen polttoaine lämpöydinreaktoreihin, jota on hyvin vähän maan päällä.
Pysyvän kuun siirtokunnan reitti luonnehtiin teoreettisesti erilaisilla avaruusohjelmilla. Kiina on ilmaissut kiinnostuksensa tukikohdan sijoittamiseen kuun toiselle puolelle. Lokakuussa 2015 tuli tiedossa, että Euroopan avaruusjärjestö ja Roscosmos suunnittelevat useita matkoja Kuuhun arvioidakseen mahdollisuuksia sijoittaa pysyviä siirtokuntia.
Siitä huolimatta satelliitillamme on monia ongelmia. Kuu tekee yhden vallankumouksen 28 maapäivänä, ja kuuyön kesto on 354 tuntia - yli 14 maapäivää. Pitkä yöjakso tarkoittaa merkittävää lämpötilan laskua. Lämpötilat päiväntasaajassa vaihtelevat päivästä 116 celsiusasteeseen -173 asteeseen yöllä.
Kuukauden yöt ovat lyhyempiä, jos tukikohta sijaitsee pohjois- tai etelänavalla. "On monia syitä rakentaa tällainen pohja napoihin, mutta on myös muita tekijöitä, jotka on otettava huomioon auringonvalon tuntien lisäksi", sanoo Edmond Trollope, Telespazio VEGA Deutschlandin avaruusoperaatioiden insinööri. Kuten maan päällä, napoissa voi olla hyvin kylmä.
Kuun pylväissä aurinko liikkuu horisonttia pitkin, ei taivaan poikki, joten joudut rakentamaan sivuseinät (seinien muodossa), mikä vaikeuttaa rakentamista. Päiväntasaajan suuri tasainen pohja kerää paljon lämpöä, mutta napaan pääsemiseksi lämpöä täytyy rakentaa ylöspäin, mikä ei ole helppoa. "Järkevällä paikalla lämpötilaerot voidaan hallita helposti", sanoo DLR: n Saksan ilmailukeskuksen tutkija Volcker Meiwald.
Mainosvideo:
Lämpötilojen suuri vaihtelut päivä- ja yösyklissä tarkoittavat, että kuunpohjat on varustettava paitsi riittävän eristyksenä jäätyvältä kylmältä ja hajoavalta lämmöltä, myös selviämään lämpörasituksista ja lämpölaajenemisesta.
Lämpösuojaus
Ensimmäiset robottimatkat kuuhun, kuten Neuvostoliiton kuun tehtävät, suunniteltiin elämään yhtä kuun päivää (kaksi maapallon viikkoa). NASA-maanmittaajan tehtävien päällikkö voisi jatkaa työtä seuraavana kuunpäivänä. Mutta komponenteille yöllä tehdyt vahingot estävät usein tieteellisen tiedon hankkimista.
60-luvun lopulla ja 70-luvun lopulla toteutetun saman nimen Neuvostoliiton avaruusohjelman kuunreitit sisälsivät radioaktiivisen lämmityksen elementtejä nerokkaalla ilmanvaihtojärjestelmällä, joka antoi ajoneuvoille mahdollisuuden elää jopa 11 kuukautta. Lunar rovers hibernate yöllä ja laukaisee auringon kanssa, kun aurinkoenergiaa tuli saatavana.
Yksi vaihtoehto suurien lämpövaihteluiden välttämiseksi on haudata rakennus kuun regolithiin. Tällä jauhemaisella materiaalilla, joka peittää Kuun pinnan, on alhainen lämmönjohtavuus ja korkea vastustuskyky auringonsäteilylle. Tämä tarkoittaa, että sillä on vahvat eristysominaisuudet, ja mitä syvemmälle pesäke, sitä korkeampi lämpösuojaus. Lisäksi, koska pohja lämpenee ja kuun lämpö siirtyy huonosti ilmakehän puutteen vuoksi, tämä vähentää edelleen lämpörasitusta.
Vaikka ajatus siirtomaa "hautaamisesta" hyväksyttiin periaatteessa onnistuneesti, käytännössä se on uskomattoman vaikea tehtävä. "En ole vielä nähnyt hanketta, joka pystyisi käsittelemään tätä", Volcker sanoo. "Niiden oletetaan olevan robottirakennusajoneuvoja, joita voidaan ohjata kauko-ohjauksella."
Upota tai peitä?
Toinen menetelmä, jolla oli mahdollista saavuttaa haluttu tulos, on itse maaperä. Penettoreita, jotka kykenevät tunkeutumaan pintaan iskun aikana, on jo ehdotettu (mutta pienemmässä mittakaavassa) useille kuunoperaatioille, kuten Japanin Lunar-A ja Ison-Britannian MoonLite (projekti on tällä hetkellä viivästynyt, vaikka ideo tunkeutumislaskusta oli niin vakuuttava, että ESA päätti käyttää mekanismille näytteiden nopeaksi toimittamiseksi analyyseja varten planeetan tai kuun pinnasta ja pinnan alla). Tämän konseptin etuna on, että pohja on haudattu iskuihin, mikä tarkoittaa, että se altistetaan suhteellisen maltillisille lämpöolosuhteille ennen suojaamista.
Energiantuotannossa on kuitenkin edelleen ongelma, koska tyypillinen levinneisyysprojekti tarjoaa vain hyvin rajallisia aurinkoenergiavaihtoehtoja. Ohjaamiseen vaaditaan myös suuria törmäyskiihtyvyyskuormia ja suurta tarkkuutta. "Rakenteen haaroittamiseen tarvittava törmäysvoima on erittäin vaikea sovittaa miehitetyn pohjan vaadittuihin toimintoihin", Trollope sanoo.
Vaihtoehtona tälle olisi kaataa kuun regolith pesäkkeen päälle, mahdollisesti käyttämällä koneita, kuten hydraulisia kaivinkoneita. Mutta tehdäksesi tämän tehokkaasti, sinun on työskenneltävä nopeasti.
Jos kuun regolithia ei voida kaada siirtokunnan päälle, sen päälle voidaan asettaa monikerroksisen eristyksen (MLI) hattu, joka estää lämmön hajoamista. MLI-lämpöeristysmateriaaleja käytetään laajalti avaruusaluksissa, suojaten niitä avaruuden kylmältä.
Tämän menetelmän etuna on, että se sallii aurinkopaneelien käytön energian keräämiseen ja varastointiin kahden viikon kuun päivän aikana. Mutta jos energiaa ei kerätä riittävästi, on harkittava vaihtoehtoisia energiantuotantomenetelmiä.
Termoelektroniikkageneraattorit voisivat tarjota siirtokunnalle energiaa yöjakson aikana: vaikka niiden tehokkuus on alhainen, niillä ei kuitenkaan ole huoltoa koskevia ongelmia, koska niissä ei ole liikkuvia osia. Radioisotooppiset termoelektroniikkageneraattorit (RTG) tarjoavat suuren hyötysuhteen ja niillä on erittäin kompakti polttoaineen lähde. Mutta pohja on suojattava säteilyltä, samalla kun se antaa lämmön siirtää. Irrotettavan radioaktiivisen isotooppigeneraattorin asennuksen logistiikka on täynnä ongelmia: riskit ovat kaikenlaisia, lentoonlähdöstä maapallolta kuuhun laskeutumiseen sekä poliittisiin ja turvallisuuskysymyksiin.
Fissioreaktoreita voitaisiin käyttää, mutta niihin liittyy vielä enemmän ongelmia, mukaan lukien yllä luetellut.
Ja jos kehitetään lämpöydinreaktoreita, niitä voidaan käyttää myös Kuussa, kun otetaan huomioon helium-3: n ylimäärä. Paristot - kuten litium-ioni-akut - voivat myös olla hyödyllisiä, jos kahden viikon yöjaksossa syntyy riittävästi aurinkovoimaa.
On ajatus tarjota virtaa asemalle pinnalla yöjakson aikana kiertoradalla olevalla satelliitilla, joka välittää energiaa mikroaaltojen tai laserin kautta. Tätä ideaa tutkittiin 10 vuotta sitten. Tutkimuksessa todettiin, että suurelle kuunpohjalle, joka vaatii satoja kilowatteja energiaa, joka toimitetaan kiertoradalta 50 kilovatin laserin avulla, rectennan (antennityyppi, joka muuntaa sähkömagneettisen energian suoraksi sähkövirraksi) halkaisija on 400 metriä, ja satelliitissa - 5 neliömetriä. Kilometrejä aurinkopaneeleja. Kansainvälinen avaruusasema on noin 3,3 neliömetriä. km aurinkopaneeleja.
Huolimatta merkittävistä vaikeuksista sellaisen siirtokunnan rakentamisessa, jonka on kestettävä kova öinen kuun jakso, ne eivät ole ylitsepääsemättömiä. Oikealla lämpösuojauksella ja oikealla sähköntuotantojärjestelmällä pitkän kahden viikon yön aikana, meillä voi olla kuun siirtomaa seuraavan kahdenkymmenen vuoden aikana. Ja sitten voimme kääntää katseemme kauemmas.