Månen gruvarbetare särskilt var jublande denna vecka när forskare meddelade att de finns starka belägg för att förekomsten av vatten-is på månens yta. Det är mycket mer is än vi trodde, och nu vet vi exakt var han är. Detta kan avsevärt förenkla extraktion av vatten i framtiden.
Långt innan denna upptäckt har forskare försökt att hitta något vatten som kan gömma sig på ytan av månen. Detta är en resurs som kommer att vara oerhört värdefull för framtida långsiktigt uppdrag på månen, eftersom vatten är nödvändigt för liv här på Jorden. Det kan bearbetas till en lunar livsmiljö eller dricker eller badar. Det skulle även vara möjligt att odla växter som behövs för att driva framtida lunar invånare.
Kanske den största och direkt tillämpning för att lunar vatten är raketbränsle. De viktigaste komponenterna i vatten — väte-och syre — de två mest viktiga material som gör bränsle för missiler. Och om du gör raket bränsle från vatten på månen, det skulle vara bra att spara på att genomföra ambitiösa uppdrag i rymden. Just nu, raketer att lämna Jorden har att utföra allt det bränsle som de behöver med dem. Men att använda lunar is för raket kan vara tankade medan i rymden, och för att nå mer avlägsna platser för mindre pengar.
Är vatten bättre än olja?
“Tanken är att skapa en form av en supply chain som startade utanför Jorden, för vissa produkter — framför allt vatten som en del av bränsle — det var mycket lättare att röra sig genom rymden från en kropp till en annan,” säger Julie Brisset, forskare på Institutet för Space Florida.
Att leverera något i rymden är alltid dyra. Om du vill att din följeslagare bröt bort från jordens gravitation, du behöver en hel del bränsle för att bana. I själva verket, de flesta av vikt bärs av raket vid lanseringen, den spenderas på bränsle. Och ju längre in du kommer, desto mer du behöver bränsle. Mer energi för att bryta attraktionen av planeten. Därför uppdrag till rymden blir dyrare eftersom raketen behöver en stor och behöver en hel del bränsle.
Men vad händer om vi istället för att behöva ta bränsle på Marken, kan du fylla tanken med bränsle som du redan har i rymden? Då uppdrag i rymden skulle vara så vanligt som resor från en stad till en annan. “Tänk dig att du fick gå från Denver, och på den vägen var det inga bensinstationer och du hade att göra med dem så mycket bensin till new York, säger George Såningsmän, Professor Colorado school of mines och tidigare Vice Vd för United Launch Alliance. “Är du säker på att du inte blir lycklig av allt detta i bilen. Kommer att ta trailer.” Det är därför idén om en lunar utveckling så väcker sinnet. Vatten på månen kan brytas, att delas upp i raket bränsle och bära antingen i lunar eller låg omloppsbana runt jorden. Raketer behöver inte vara stor för att rymma allt bränsle med dig. De kunde bara docka med bensinstation och tanka för långa resor.
Transport av bränsle från månen till andra platser i rymden kommer att vara mycket billigare än transport från Jorden. På månen en sjättedel av Jordens gravitation, och därför behöver mindre energi för att bryta bort från ytan. För inte så länge sedan Sauers genomfördes en analys av transport kostnad av lunar bränsle till olika platser i rymden. Frakt lunar vatten till låg omloppsbana runt jorden, till exempel, är billigare än att skicka det från Jorden, även om vår planet är närmare. “Om du ska använda bränslet i låg omloppsbana runt jorden, de besparingar som skulle vara 20-30 procent, om du använder lunar bränsle, i stället för jorden, säger Sauers.
Forskare fantisera om att göra månen vatten till raketbränsle, för flera decennier, eftersom det finns bevis om lämpligheten av månens poler för utveckling av is. I 1994, en gemensam studie av NASA och den amerikanska militären kallas Clementine visade att vatten finns i kratrar på månens poler. Dessa platser aldrig se Solens ljus, och aldrig nå temperaturer över -250 grader Fahrenheit. Flera uppdrag till månen sedan dess har bekräftat att vatten kan finnas på dessa platser. I 2009, NASA sjunkit rymdsonden LCROSS i en krater vid månens sydpol för att se vilka material som skulle kasta en punch. Det konstaterades att utsläpp med 5% vatten.
Men, publiceras denna vecka i PNAS, visar utredningen att vissa områden av månen kan dränkas i vatten. Forskare från University of Hawaii och brown University analyserade data som samlats in av den Indiska maskinen “Chandrayaan-1”, som åkte till månen under 2008. Med hjälp av ett av de verktyg som de kunde identifiera några områden av is på månen, som mäter den reflexion av vatten. Att de också har tittat på dessa platser, som observerar infrarött ljus och konstaterat att vattnet tog form av is, för att inte vätska eller ånga. De inte bara bekräftat att vatten-is finns på ytan av månen, men att vissa områden på jorden är 20-30 procent av isen. Beroende på hur djupt isen går under ytan, att det skulle vara möjligt att identifiera platsen för produktion av komponenter för raketbränsle.
“Vi behöver inte få allt på en gång,” sade Phil Metzger, en planetarisk fysiker från University of Central Florida. “Vi behöver några platser med hög koncentration för att ha tillräckligt med vatten för att uppfylla alla de behov av utrymme transport under de närmaste 30 åren.”
Depån i låg omloppsbana runt jorden öppnar upp nya möjligheter för uppdrag i rymden. Det skulle till exempel vara möjligt att bygga en space tug, en raket som är i rymden, tankning och om igen, och tar satelliter till önskad destination. Nu satelliter som visas i en hög bana, spenderar från sex månader till ett år att sakta klättra högre med hjälp av inbyggda motorer. Under denna tid kan de inte göra sitt arbete och ge inga pengar. Men med space tug, satelliter skulle kunna användas för att sänka banor med små raketer, och sedan använda en space tug att leverera satelliter till önskad bana på bara några dagar. Detta skulle spara operatörer av satellit-pengar: de skulle inte ha att lansera en stor raket för att leverera sin last till rymden, och de skulle ha mer tid att arbeta med sin kamrat.
Så ja, lunar vatten som bränsle är bra, men att starta sin produktion kommer inte att bli lätt. Först, du behöver för att genomföra en omfattande prospektering. Tack vare PNAS studie har forskarna i huvudsak skapat en karta som visar var man kan hitta den saftigaste områden med vatten isen vid månens poler. Nästa steg blir att skicka landning moduler och lunar Rover för att söka efter de bästa platserna. Forskarna vet ännu inte i vilken form isen är i form av slask blandat med is, eller i form av fasta block blandat med andra ytmaterial. “Vi vet hur vi ska utforma utrustning för att utvinna det. Vi vet bara inte vilken utrustning som ska användas, säger Metzger.
En idé är att gräva månens jord med en grävmaskin, som skickar material till processorn. Processorn skiljer isen från formen i värme-processen och bryter ner vatten i grundläggande komponenterna med hjälp av el. En del av det resulterande bränslet används sedan för att köra resten av vattnet från månen på fordonet vid depån.
Naturligtvis, allt detta kommer att bli dyrt. “Det alla kommer ner till kostnadsanalys, säger Metzger. “Billigare att köra rocket bränsle från Jorden, eller billigare att starta utrustning i rymden en gång, och sedan bibehålla denna utrustning och använda det för att uppnå raketbränsle i rymden?”. Baserat på den analys som gjordes av Metzger, Brisset och Towercom, kom de till slutsatsen att för investeringar i gruvor på månen kommer att ta tio år för att ge en vinst. Men som månen mining är ett riskabelt företag, kanske, riskkapitalister inte vill delta aktivt i denna fråga.
Det är därför forskarna föreslår att NASA ska delta i delfinansiering av den tidiga utvecklingen på området för gruvdrift. Alltså, kommersiella investerare är mer benägna att samarbeta med en seriös Byrå som kommer att medföra en del kostnader.
NASA kommer inte att ge service till investerare: space Agency har föreslagit att varje år kan kräva upp till 100 ton bränsle att tanka fordon, lämnar månens yta från basen. Om allt är att köra med Mark, kommer att behöva cirka 3,5 miljarder dollar för ett år. Besparingar genom skapandet av en lunar bränsle kommer att göra uppdrag till månen och Mars billigare. “Ett uppdrag till Mars skulle vara billigare och allt vi gör utanför Jorden, för,” säger Sauers. Till exempel, användning av månen för tankning raketer skulle minska kostnaderna för att flyga till månen från Jorden tre gånger, sade Sauers. Detta är viktigt med tanke på att NASA kommer att genomföra ett uppdrag som involverar människor på månen igen.
“Jag har under många år sagt att vatten är den olja av kosmos, säger Sauers och tillägger: “Om de planerar NASA att etablera en permanent mänsklig bosättning på månen, det första du behöver göra NASA, är att bygga en produktionsanläggning för bränsle”.
Håller med honom? Berätta för oss i vår chatt i Telegram.
Utvinning av vatten på månen kommer att ge oss utrymme. Inte tror?
Ilya Hel