Kuukaivostyöläiset olivat erityisen iloisia tällä viikolla, kun tiedemiehet sanoivat löytäneensä pakottavia todisteita kuun pinnalla olevasta vesijäästä. Jäätä on paljon enemmän kuin luulimme, ja nyt tiedämme tarkalleen missä se on. Tämä voi yksinkertaistaa huomattavasti tulevaa vedenottoa.
Kauan ennen tätä löytöä tutkijat yrittivät löytää vettä, joka saattaa piiloutua kuun pinnalle. Se on voimavara, joka on uskomattoman arvokas tuleville pitkäaikaisille tehtäville Kuuhun, koska vesi on välttämätöntä elämälle täällä maan päällä. Se voidaan kierrättää kuun elinympäristössä tai käyttää juomiseen tai uimiseen. Lisäksi sen avulla olisi mahdollista kasvattaa kasveja, jotka ovat tarpeen tulevien kuun asukkaiden ruokkimiseksi.
Ehkä suurin ja välittömin käyttö kuuvedelle on rakettipolttoaineessa. Veden pääosat - vety ja happi - ovat kaksi tärkeintä materiaalia, joita käytetään rakettipolttoaineen valmistamiseen. Ja jos teet rakettipolttoainetta vedestä kuulla, olisi hienoa säästää rahaa kunnianhimoisiin avaruusoperaatioihin. Toistaiseksi maapallolta lähtevien rakettien on kuljettava kaikki tarvitsemansa polttoaine mukanaan. Kuun jäätä käyttämällä raketteja voidaan tankata avaruudessa ollessaan ja saavuttaa kauempana paikoissa vähemmän rahaa.
Onko vesi parempi kuin öljy?
"Ajatuksena on luoda eräänlainen maapallon ulkopuolinen toimitusketju tietyille tuotteille - erityisesti vedelle polttoaineeksi -, jotta liikkuminen ruumiista toiseen avaruudessa olisi paljon helpompaa", sanoo Julie Brisset. Tutkija, Florida Space Institute.
Jonkin toimittaminen avaruuteen on aina kallista. Jos haluat satelliittisi paeta maapallon painovoimasta, tarvitset paljon polttoainetta saadaksesi sen kiertoradalle. Itse asiassa suurin osa painosta, jonka raketti kantaa laukaisussa, tulee polttoaineesta. Ja mitä syvemmälle avaruuteen menet, sitä enemmän polttoainetta tarvitset. Lisää energiaa tarvitaan irtautumaan planeetan painovoimasta. Siksi tehtävät syvälle avaruuteen ovat yhä kalliimpia, koska tarvitaan suuri raketti ja paljon polttoainetta.
Mutta entä jos voisit tankata polttoaineen maapallolla sen sijaan, että se on jo avaruudessa? Silloin avaruusmatkoista tulisi yhtä arkipäiväisiä kuin matkustaminen kaupungista toiseen. "Kuvittele vain, että sinun täytyi päästä pois Denveristä, eikä matkalla ollut yhtään huoltoasemaa, ja joudut kuljettamaan kaasua aina New Yorkiin asti", kertoo George Sowers, Colorado School of Minesin professori ja United Launchin entinen varapresidentti. Liittouma.”Et varmasti saa tätä kaikkea autoon. Meidän on otettava perävaunu. " Siksi ajatus kuun kehityksestä on niin mielenkiintoinen mielelle. Kuun vesi voidaan kaivaa, hajottaa rakettipolttoaineeksi ja kuljettaa joko pyöreälle tai matalalle maatasolle. Rakettien ei tarvitse olla suuria kuljettaakseen kaikkea polttoainetta mukanaan. He voisivat vain telakoitua huoltoasemalla ja tankata pitkiä matkoja.
Mainosvideo:
Polttoaineen kuljettaminen Kuusta muihin avaruuspaikkoihin on paljon halvempaa kuin sen kuljettaminen maapallolta. Kuulla kuudesosa maapallon painovoimasta, mikä tarkoittaa vähemmän energiaa tarvitaan päästäksesi pois pinnalta. Sowers analysoi äskettäin kuupolttoaineen kuljettamisen kustannukset eri paikkoihin avaruudessa. Esimerkiksi kuuveden toimittaminen matalalle Maan kiertoradalle on halvempaa kuin sen lähettäminen maapallolta, vaikka planeettamme on lähempänä. "Jos aiot käyttää tätä polttoainetta matalalla maapallon kiertoradalla, säästöt ovat 20-30 prosenttia, jos käytät kuun polttoainetta maanpäällisen sijaan", Sowers sanoo.
Tutkijat ovat miettineet kuun veden muuntamista rakettipolttoaineeksi vuosikymmenien ajan, koska on tullut näyttöä siitä, että kuunapat soveltuvat jään kehittämiseen. Vuonna 1994 NASA: n ja Yhdysvaltain armeijan Clementine-niminen yhteinen tutkimus osoitti, että vettä oli kuunapojen kraattereissa. Nämä paikat eivät koskaan näe auringon valoa eivätkä koskaan saavuta yli -250 Fahrenheit-asteen lämpötiloja. Useat kuuhun tehtävät ovat sittemmin vahvistaneet, että alueella voi olla vettä. Vuonna 2009 NASA pudotti LCROSS-avaruusaluksen kraatteriin kuun etelänavalla nähdäkseen, mitä materiaaleja vaikutus heitti. Todettiin, että päästö oli 5% vettä.
Tällä viikolla PNAS: ssa julkaistu tutkimus osoittaa kuitenkin, että jotkut kuun alueet voivat olla veden alla. Havaijin yliopiston ja Brownin yliopiston tutkijat analysoivat Intian Chandranayan 1 -avaruusaluksen keräämiä tietoja, jotka purjehtivat Kuuhun vuonna 2008. Yhdellä veneen instrumentista he pystyivät kartoittamaan kuun jääalueita mittaamalla veden heijastavuutta. He skannasivat myös nämä paikat infrapunavalossa ja totesivat, että vesi oli jäätä eikä nestettä tai höyryä. He eivät vain vahvistaneet, että kuun pinnalla on vesijäätä, vaan että joillakin maapallon alueilla on 20-30 prosenttia jäätä. Riippuen siitä, kuinka syvälle jää menee pinnan alle, olisi mahdollista kartoittaa missä ajoaineen komponentit uutettaisiin.
Polttoainevarasto matalalla maapallon kiertoradalla avaa uusia mahdollisuuksia tehtäviin avaruudessa. Esimerkiksi voitaisiin rakentaa avaruushinaaja - raketti, joka istuu avaruudessa tankkaamalla yhä uudelleen ja viemällä satelliitit haluttuun määränpäähän. Nyt korkealle kiertoradalle laukaistut satelliitit viettävät kuudesta kuukaudesta vuoteen nousemaan hitaasti korkeammaksi laivamoottoreilla. Tänä aikana he eivät voi tehdä työtään eivätkä tuo rahaa. Mutta avaruushinalla satelliitit voidaan sijoittaa alemmille kiertoradoille pienillä raketeilla, ja sitten avaruushinaaja käyttää niitä saadakseen satelliitit halutulle kiertoradalle muutamassa päivässä. Tämä säästää satelliittioperaattoreiden rahaa: heidän ei tarvitse laukaista suurta rakettia saadakseen lastin avaruuteen.ja heillä olisi ollut enemmän aikaa työskennellä kumppaninsa kanssa.
Joten kyllä, kuun vesi on viileää polttoaineena, mutta sen louhinta ei ole helppoa. Ensinnäkin sinun on tehtävä laaja tiedustelu. PNAS-tutkimuksen ansiosta tutkijat ovat olennaisesti luoneet kartan, josta käy ilmi kuun napojen vesimetsän mehukkaimmat alueet. Seuraava vaihe on lähettää lander ja rover löytää parhaat paikat. Tutkijat eivät vielä tiedä, onko jää sulan muodossa sekoitettuna jäähän vai kiinteiden lohkojen muodossa sekoitettuna muun pintamateriaalin kanssa.”Osaamme suunnitella uuttolaitteita. Emme vain tiedä mitä laitteita käytämme”, Metzger sanoo.
Yksi idea on kaivaa kuun maaperä kaivinkoneella, joka lähettää materiaalia prosessorille. Prosessori erottaa jäästä maasta lämmitysprosessin aikana ja hajottaa veden perusainesosiksi sähköä käyttämällä. Osa tuloksena olevasta polttoaineesta käytetään sitten loput vedestä Kuusta ajoneuvossa polttoainevarastoon.
Tietenkin kaikki tämä on kallista. "Kaikki riippuu kustannusanalyysistä", Metzger sanoo. "Onko halvempaa käynnistää rakettipolttoainetta maasta, vai onko halvempaa laukaista laitteita kerran avaruuteen ja sitten ylläpitää laitteita ja käyttää niitä jatkuvasti rakettipolttoaineen luomiseen avaruuteen?" Metzgerin, Brissén ja Sowersin analyysin perusteella he päättelivät, että kuun kaivostoimintaan investoiminen kestää kymmenen vuotta saadakseen voittoa. Mutta koska kuun kaivostoiminta on riskialtista liiketoimintaa, pääomasijoittajat eivät ehkä halua olla aktiivisesti mukana tässä liiketoiminnassa.
Siksi ryhmä ehdottaa, että NASA: n tulisi rahoittaa varhaisen kaivostoiminnan kehitys. Siksi kaupalliset sijoittajat tekevät todennäköisemmin kumppaninsa hyvän maineen kanssa, joka pystyy vastaamaan joistakin kustannuksista.
NASA ei tarjoa palvelua sijoittajille: avaruusjärjestö on ehdottanut, että kuukausipinnalta lähtevien avaruusalusten polttoaineeksi voidaan tarvita vuosittain jopa 100 tonnia polttoainetta. Jos kaikki tämä käynnistetään maapallolta, se vaatii noin 3,5 miljardia dollaria vuodessa. Kuupolttoaineen tuottamisesta saatavat säästöt tekevät matkoista Kuulle ja Marsille halvempia. "Lähetys Marsille olisi halvempaa, ja kaikki mitä teemme myös maapallon ulkopuolella", Sowers sanoo. Esimerkiksi kuupolttoaineen käyttäminen rakettien tankkaamiseen vähentäisi maasta kuuhun lentämisen kustannuksia kolme kertaa, Sowers sanoi. Tämä on tärkeää, kun otetaan huomioon, että NASA on jälleen tekemässä ihmisen tehtävää kuuhun.
Ilya Khel