Den kallaste platsen på Jorden och är nära att temperaturen på månens natt — och att skapa en databas som kommer att kunna skydda bosättarna från en sådan temperatur, är inte lätt. För många decennier tanken på att kolonisera månen glada forskare och visionär människor. På TV-skärmar och skärmar visades olika begrepp av lunar kolonier.
Kanske en lunar koloni skulle vara nästa logiska steg för mänskligheten. Det är vår närmaste granne stjärna, som är en del 383 000 kilometer från oss, vilket förenklar support. Dessutom, i månen i överskott av helium-3, ett perfekt bränsle för termisk reaktorer, som på Jorden är mycket liten.
Vägen till en permanent lunar koloni teoretiskt skissade på olika rymdprogram. Kina har uttryckt intresse i att placera en bas på månen. I oktober 2015, blev det känt att den Europeiska rymdorganisationen och Roscosmos planerar en rad uppdrag till månen, för att utvärdera möjligheten att vara värd för permanenta bosättningar.
Men vår satellit har ett antal problem. En revolution av Månen gör jorden för 28 dagar, månens natt varar 354 timmar — över 14 jorden dagar. Lång natt cykel innebär en betydande nedgång i temperaturen. Temperaturen vid ekvatorn varierar från 116 grader Celsius under dagen för att -173 grader på natten.
En månljus natt skulle vara kortare om du placerar en bas på Nord-eller sydpolen. “Det finns många skäl att bygga en bas på polackerna, men det är nödvändigt att ta hänsyn till andra faktorer än timmar av solljus, säger Edmond trollop, space operations engineer på Telespazio VEGA Deutschland. Som på Jorden vid polerna kan vara mycket kalla.
Vid månens poler Solen kommer att röra sig längs horisonten, inte i himlen, så du måste bygga sidopaneler (väggar), vilket skulle komplicera konstruktion. Stor platt bas vid ekvatorn samlar in en hel del värme, men värmen vid polen, kommer att bygga upp, och det är tufft. “När klokt valda plats, temperatur skillnaden kan enkelt kontrolleras, säger Volker Maiwald, vetenskapsman tyska aerospace center (DLR.
Den breda variationen av temperatur i cykeln av dag och natt innebär att du måste ge en lunar bas är inte bara tillräcklig isolering från den isande kallt och brännande hetta, men också för att klara av termiska spänningar och termisk expansion.
Termiskt skydd
Den första robot uppdrag till månen, precis som den Sovjetiska uppdrag till Månen var avsedda att gå en lunar dag (två jorden veckor). Landningen moduler av NASA: s Besiktningsman uppdrag skulle kunna återuppta sitt arbete på nästa lunar dag. Men skador på komponenter under natten, ofta inte tillåts få vetenskapliga data.
Rovers av den Sovjetiska rymdprogrammet med samma namn, som hölls i slutet av 60-70-talet, ingår radioaktiva grundämnen som uppvärmning med en sofistikerad ventilation system som gjorde det möjligt för fordon att ta emot upp till 11 månader. Rovers har övervintrat på natten och springa med solen, när den tillgängliga solenergin.
Ett alternativ för att undvika höga termiska vibrationer är att begrava byggnaden i lunar damm och jord. Detta partikelformigt material som täcker månens yta, har låg värmeledningsförmåga och hög motståndskraft mot solens strålning. Detta innebär att man har en god isolerande egenskaper, och ju djupare koloni, den högre termiska skydd. Dessutom, eftersom basen kommer att vara uppvärmd och värmen överförs dåligt på månen på grund av bristen på atmosfär, kommer detta att ytterligare minska termisk stress.
Men även om tanken på att “begrava” koloni, i princip, har tillämpats framgångsrikt i praktiken skulle det vara otroligt utmanande. “Jag har ännu inte sett ett projekt som skulle kunna klara av detta”, säger Volker. — Jag gissar att det kommer vara en robot byggnad maskin som kan styras på distans”.
Slå eller täcka?
En annan metod med vilken det var möjligt att uppnå önskat resultat ligger i själva jorden. Genomföringar tränger in i ytan i strejken, har redan föreslagits (men på en mindre skala) för flera lunar uppdrag som de Japanska Lunar-En och Brittiska MoonLite (för närvarande projektet skjuts upp, även om tanken på att plantera penetration var så övertygande att ESA har beslutat att använda sin mekanism för snabb leverans av prover för analys från ytan och popularnosti planet eller måne). Fördelen med detta koncept är att basen begraver sig i kollisionen, och därmed kommer att genomgå relativt måttlig termisk villkor innan du kommer att vara skyddade.
Trots att det kommer att förbli ett problem med leveranser av energi som ett typiskt projekt med penetration erbjuder endast mycket begränsade möjligheter för att använda solenergi. Det är också problemet med hög acceleration belastning under en kollision och höga precision som krävs för att peka. “Denna typ av effekter som är nödvändiga för att begrava den struktur, det kommer att bli mycket svårt att förena med de funktioner som krävs för en bemannad bas, säger trollop.
Ett alternativ till denna lösning skulle sätta lunar damm och jord på toppen av kolonin, kanske med hjälp av maskiner såsom hydrauliska grävmaskiner. Men för att kunna göra detta på ett effektivt sätt, du måste arbeta snabbt.
Om lunar damm och jord kommer inte att fungera häll i kolonin, sedan ovan är det möjligt att distribuera en “hatt” i flera lager isolering (MLI), som kommer att förhindra avledning av värme. MLI isolering material som används i rymdfarkoster, skydda dem från den kalla rymden.
Fördelen med denna metod är att det tillåter dig att använda matriser av solpaneler för att samla in och lagra energi under två veckors lunar dag. Men om det inte var tillräckligt med energi, kommer att överväga alternativa metoder för energiproduktion.
Termoelektriska generatorer kan ge koloni med energi under natten cykeln när den låg effektivitet men att de inte har problem underhåll eftersom de inte har några rörliga delar. Radioisotoper termoelektriska generatorer (RTGs) ger högre effektivitet och har en mycket kompakt bränsle. Men basen kommer att vara skyddade mot strålning, samtidigt som gör det möjligt att överföra värme. Logistiken för att installera en generator med flyttbara radioaktiva isotopen är full av utmaningar: de risker som är hela vägen, från start från Jorden till landningen på månen, tillsammans med frågor om politik och säkerhet.
Du kan använda reaktorer och kärnklyvning, men de kommer att vara ännu mer problem, inklusive de som anges ovan.
Men om det kommer att utvecklas termonukleära reaktorer, de kan också användas på månen, med tanke på överflödet av helium-3. Kan också vara användbart för batterier som litium-jon — förutsatt att det finns tillräckligt med solenergi för två veckor natt cykel.
Det är en idé att ge energi till stationen på ytan under natten cykel med hjälp av en satellit i omloppsbana runt, som kommer att överföra energi via mikrovågsugn eller laser. Studiet av denna idé genomfördes för 10 år sedan. Studien visade att en stor lunar bas, som kräver hundratals kilowatt ström, som levereras från en omloppsbana 50 kilowattimmar laser, rectenna (typ av antenn som konverterar elektromagnetisk energi i direkt elektrisk ström) kommer att vara 400 meter i diameter, och den 5 kvadratkilometer av solpaneler. På den Internationella rymdstationen cirka 3,3 kvadratkilometer av solpaneler.
Trots betydande svårigheter i byggandet av kolonin, som skall tåla de hårda månens natt cykel, de är inte oöverstigliga. Med tillfredsställande termiskt skydd och motsvarande system för energiproduktion under den två veckor långa natten, kan vi få en lunar koloni inom de närmaste tjugo åren. Och då kan vi vända våra blickar bort.