Tere tulemast tagasi meie päikesesüsteemi koloniseerimise sarja! Täna heidame pilgu Maale kõige lähemal olevatele taevanaabritele. See on õige, me vaatame Kuud!
Võimalik, et oleme kõik sellest oma elus rohkem kui üks kord kuulnud ja meil on isegi selle teema kohta oma mõtteid. Kuid kogu maailmas asuvate kosmoseagentuuride, futuristide ja eralennunduse pakkuvate ettevõtete jaoks pole Kuu koloniseerimise mõte küsimus „kui“, vaid „millal“ ja „kuidas“. Mõne inimese jaoks on Kuu alalise kohaloleku seadmine saatuse küsimus, teiste jaoks aga ellujäämise küsimus.
Pole üllatav, et inimasustuse rajamise plaanid eelnevad nii Kuu maandumisele kui ka kosmosesõidule. Viimase paarikümne aasta jooksul on paljud neist plaanidest eemaldatud ja ajakohastatud tänu Kuu-uuringute uue ajastu plaanidele. Milline oleks siis Kuu alalise inimese olemasolu tuvastamine, millal see juhtuda saaks ja kas me oleme selle väljakutsega hakkama saanud?
Isegi enne Kuu kolooniate kohta ettepanekute tegemist uuriti Kuul elava inimkonna ideed ulatuslikult ilukirjanduses, näited ulatuvad sajandi taha. Lisaks oli juba 20. sajandi alguses spekuleeritud, et Kuu võib juba asustatud põlisrahvaste eluvormide poolt (sarnaselt sellele, mida usuti Marsi kohta).
Näited ilukirjandusest:
Aastatel 1940–1960 kirjutas ulmekirjanik Robert A. Heinlein ulatuslikult Kuu esimestest reisidest ja võimalikust kolonisatsioonist. Nende hulgas oli mitu 1940. aastate novelli, mis kirjeldavad, milline oleks elu Luna asulates (seda nime Heinlein tavaliselt koloniseeritud Kuu kirjeldamiseks kasutab).
1966. aastal andis Heinlein välja Hugo auhinnatud romaani, Kuu on karm armuke, mis räägib Maalt sõltumatuse eest võitleva Kuu karistuskoloonia järeltulijatest. See lugu pälvis laialdast tunnustust selle eest, kuidas see ühendas poliitilised kommentaarid selliste teemadega nagu kosmoseuuringud, jätkusuutlikkus ja tehisintellekt. Just selles töös lõi Heinlein termini “TANSTAAFL” - akronüümi “Ei ole sellist asja nagu tasuta lõunasöök”.
1985. aastal vabastas Heinlein Kass, kes kõnnib läbi seinte, kus suur osa raamatust toimub Vabal Lunal pärast seda, kui ta võitis oma iseseisvusvõitluse, ja sisaldab tegelasi mõnest tema varasemast teosest.
Kuu kolonisatsiooni uuris ilukirjandusest ka hiline ja suur Arthur C. Clarke. See hõlmas novelli Maavalgus (1955), kus Kuu asula on sattunud keset Maa sõda ning Marsi ja Veenuse vahelist liitu. Sellele järgnes Moondusti langus (1961), millel on Moondusti merre uppunud turiste täis kuulaev.
1968. aastal tegi Clarke ulmefilmi loomisel koostööd režissöör Stanley Kubrickiga 2001: Kosmose odüsseia, kus osa maatükist toimub Ameerika kuukoloonias, mis on karantiinis pärast seda, kui läheduses on võõrast päritolu ese. Clarke töötas selle välja uudses versioonis, mis ilmus samal aastal. Kuukolooniat mainitakse ka Clarke’i udukogu ja Hugo auhinnatud romaanis Ramaga koosolemine (1973).
Teadusfilosoof Ursula K. Le Guin hõlmab oma 1971. aasta romaanis ka kuukolooniat Taeva treipink, mis võitis 1972. aastal Locuse auhinna parima romaani eest ja kohandati kahel korral filmiks (1980 ja 2002). Teise võimalusena luuakse Kuubaasid 2002. aastal ja seejärel rünnatakse neid Aldebarani päritolu vaenulike võõrliikide poolt (kes teises reaalsuses on healoomulised).
1973. aastal andis romaani välja hilinenud ja suur Isaac Asimov Jumalad ise, kus kolmas jaotis toimub Kuu asunduses 22. sajandi alguses.Kuulsused (1988) autor Kim Stanley Robinson (raamatu autor) Punane Marss triloogia, 2312 ja Aurora) keskused orjastatud kaevurite rühmale, kes on sunnitud töötama Kuu pinna all, käivitavad mässu.
Alastair Reynoldsi 1995. aasta novell “Byrd Land Six” mainib Kuu kolooniat, mille majandus keskendub heelium-3 kaevandamisele. 1998. aastal vabastas Ben Bova Kuu tõus ja Moonwar, kaks romaani, mille keskmes on ameerika korporatsiooni asutatud kuubaas, mis mässab lõpuks Maa vastu. Need on osa tema sarjast "Suur tuur", mis käsitlevad ühiselt Päikesesüsteemi koloniseerimist.
Aastal 2017 Andy Weir (artikli autor) Marsi) vabastatud Artemis, uudne komplekt kuu linnas, mille majandus on üles ehitatud kuuturismi ümber. Suurt tähelepanu pööratakse Kuu igapäevase elu üksikasjadele, mis hõlmavad tuumaelektrijaama, alumiiniumisulami ja hapniku tootmisrajatise kirjeldusi.
Ettepanekud:
Varaseim salvestatud näide Kuul elavate inimeste kohta tehti piiskop John Wilkinsi poolt 17. sajandil. Tema Uue maailma ja teise planeedi diskursus (1638), ennustas ta, et ühel päeval õpivad inimesed kaptenite lendusid looma ja Kuu koloonia rajama. Üksikasjalikke ja teaduslikult põhjendatud ettepanekuid tuleks siiski alles 20. sajandil.
Aastal 1901 kirjutas H. G. Wells Esimesed mehed Kuul, mis jutustab põliselanike (seleniidid) lugu ja sisaldab reaalteaduse elemente. 1920. aastal kirjutas Konstantin Tsiolkovsky (paljude poolt öeldud, et ta on “astronautika ja raketiteaduse isa”) Väljaspool Maad. See romaan räägib loo Päikesesüsteemi koloniseerivatest inimestest ja kirjeldab üksikasjalikult, milline oleks elu kosmoses.
Kosmoserassi algusega 1950ndatel on teadlased, insenerid ja arhitektid soovitanud mitmeid kontseptsioone ja kavandit. Aastal 1954 tegi Arthur C. Clarke ettepaneku luua soojusisolatsiooniks Kuu alus, mis koosneks Kuu tolmuga kaetud täispuhutavatest moodulitest. Sidet hoitakse põllul astronautidega täispuhutava raadiomasti abil.
Aja jooksul ehitatakse suurem püsiv kuppel, mis tugines vetikate baasil õhupuhastile, tuumareaktorile energia saamiseks ja elektromagnetilistele suurtükkidele, et lasta lasti ja kütust kosmoselaevadele. Clarke uuriks seda ettepanekut lähemalt oma 1955. aasta novelliga Maavalgus.
1959. aastal käivitas USA armee uuringu
Aastal 1959 soovitas John S. Rinehart - Colorado Mines Schooli kaevandusuuringute laboratooriumi tollane direktor - Kuu struktuuri, mis võiks „hõljuda paikses tolmu ookeanis“. See oli vastus tollal populaarsele teooriale, et Kuul oli 1,5 km (ühe miili) sügavusel paiknevaid regoliidi ookeane.
Seda kontseptsiooni kirjeldati Rineharti uuringus “Kuu ehitamise põhikriteeriumid” Briti Interplanetary Society ajakiri, kus ta kirjeldas „ujuvat alust”, mis koosneb poolsilindrist, mille mõlemas otsas on poolkuplid ja ülal asetatud mikrometeoroidkilp.
1961. aastal, samal aastal, kui president Kennedy kuulutas välja Apollo programmi, avaldas USA õhuvägi salajase aruande, mis põhineb USA armee varasemal hinnangul Kuu sõjaväebaasile. Lunexi projektina tuntud kava nõudis meeskonna Kuu maandumist, mis viiks lõpuks 1968. aastaks Kuu maa-alusesse õhujõudude baasi.
1962. aastal avaldasid John DeNike (NASA edasijõudnute programmide programmijuht) ja Stanley Zahn (Martini ettevõtte kosmoseosakonna Lunar Basingi uuringute tehniline direktor) uurimuse pealkirjaga “Lunar Basing”. Nende kontseptsioon nõudis maapealset alust, mis asuks Tranquility merel, mis on laeva tulevane maabumiskoht Apollo 11 missioon.
Nagu Clarke'i ettepanek, tugineks see baas energia saamiseks tuumareaktoritele ja vetikatel põhinevale õhu filtreerimise süsteemile. Alus koosneks 30 elupaigamoodulist, mis jaguneks seitsme elamisala, kaheksa tegevuspiirkonna ja 15 logistikaala vahel. kogu baasi suurus oleks 1300 m² (14 000 jalga²), mis mahutaks 21 meeskonnaliiget.
1960ndatel koostas NASA mitmeid uuringuid, mis propageerisid Apollo programmi missiooniarhitektuurist inspireeritud elupaikade loomist (eriti Saturn V rakett ja selle derivaadid). Nende plaanide kohaselt nähti kosmosejaama moodulite paigutamist Kuu pinnale ning olemasolevate disainilahenduste ja tehnoloogia kasutamist kulude vähendamiseks ja töökindluse tagamiseks.
1963. aastal 13. ajal Kuu ja planeetide uurimise kollokviumi toimetised, William Sims koostas uurimuse pealkirjaga “Kuubaasi arhitektuur”. Tema kavand kutsus üles ehitama kokkupõrkekraatri seina alla elupaiga, mille läheduses oleks kosmoselaevade maandumisväli. Elupaigaks oleks ülespoole kolm lugu
Need aknad võimaldaksid ka elupaigale siseneda valgust ning need oleksid isoleeritud kiirguskaitseks veemahutitega. Energiat pidid andma tuumareaktorid, samas kui elupaiga lõigud olid ette nähtud kontoriruumide, töökodade, laborite, elamisalade ja talu varustamiseks, et toota võimalikult palju meeskonna toitu.
Kuid võib-olla Apollo ajastu mõjukaimaks kujunduseks oli kaheköiteline “Lunar Base Synthesis Study”, mille valmis 1971. aastal Põhja-Ameerika Rockwelli kosmoseettevõte. Uuringu käigus valmistati LB-de (LSB) sarja kontseptuaalne kujundus, mis saadi seotud orbiidil oleva Kuu jaama uuringust.
Viimastel aastatel on mitmed kosmoseagentuurid koostanud ettepanekuid kolooniate ehitamiseks Kuule. 2006. aastal teatas Jaapan Kuu baasi kavandamisest aastaks 2030. Venemaa tegi 2007. aastal sarnase ettepaneku, mis ehitataks ajavahemikus 2027-32. 2007. aastal tegi Jim Burke Prantsusmaal asuvast rahvusvahelisest kosmoseülikoolist ettepaneku luua Lunar Noa ark, et tagada inimtsivilisatsiooni kataklüsmiline sündmus.
NASA esindajad kohtusid 2014. aasta augustis tööstusharu juhtidega, et arutada kuluefektiivseid viise, kuidas rajada polaarpiirkondadesse 2022. aastaks Kuu baas. 2015. aastal koostas NASA Kuu asustamise kontseptsiooni, mis toetuks robotitöötajatele (tuntud kui Trans -Formers) ja heliostaadid Kuu lõunapoolse piirkonna ümber Kuu asustuse loomiseks.
2016. aastal tegi ESA juht Johann-Dietrich Wörner ettepaneku luua rahvusvahelise kosmosejaama järeltulijaks Kuu peal asuv rahvusvaheline küla. Selle küla rajamine tugineb samadele asutustevahelistele partnerlustele nagu ISS, samuti valitsuste ja erahuvide partnerlustele.
Väljakutsed:
On ütlematagi selge, et kuukoloonia loomine oleks aja, ressursside ja energia osas tohutu kohustus. Kui korduvkasutatavate rakettide väljatöötamine ja muud meetmed vähendavad üksikute kaatrite kulusid, on koormate saatmine Kuule endiselt väga kallis ettevõtmine - eriti seal, kus oleks vaja mitu rasket kaatrit.
Samuti on küsimus paljudes looduslikes ohtudes, mis tekivad sellisel kehal elades nagu Kuu. Nende hulka kuuluvad äärmuslikud temperatuurid, kus päikese poole suunatud külje temperatuur on kõrgem 117 ° C (242 ° F), kui tumedal küljel on madalaim temperatuur -43 ° C (-46 ° F). Suurem osa Kuu pinnast on avatud ka meteoroidide ja mikrometeoroidide mõjudele.
Kuul on ka atmosfäär, mis on nõrk, see on praktiliselt vaakum. See on osa põhjusest, miks Kuu läbib selliseid äärmuslikke temperatuure ja miks pinnal on löökide jälgi (s.t meteooride jaoks pole atmosfääri, kus need läbi põleksid). See tähendab ka, et kõik asulad peavad olema õhukindlad, survestatud ja väliskeskkonna suhtes soojustatud.
Atmosfääri (nagu ka magnetosfääri) puudumine tähendab ka seda, et pind puutub kokku palju suurema kiirgusega, kui see, millega me siin Maa peal oleme harjunud. See hõlmab päikesekiirgust, mis päikesesündmuse ajal palju halveneb, ja kosmilisi kiiri.
Võimalikud meetodid:
Kosmoseajastu algusest peale on tehtud mitmeid ettepanekuid selle kohta, kuidas ja kuhu võiks rajada kuukoloonia. Kus on eriti oluline, kuna iga lahendus peab pakkuma teatavat kaitset elementide eest. Nagu öeldakse, on kinnisvara puhul kolm kõige olulisemat kaalutlust: „asukoht, asukoht ja asukoht”.
Sel põhjusel on aastate jooksul tehtud mitmeid ettepanekuid Kuu elupaikade rajamiseks kohtadesse, mis võimaldaksid looduslikku kaitset ja / või isoleerimist. Praegu on neist populaarseim lõunapooluse Aitkeni jõgikond, Kuu lõunapooluse piirkonnas ümbritsev massiivne löögipiirkond, mis on tugevalt kraatriline.
Selle piirkonna üks peamisi puudusi on asjaolu, et see on püsivalt varjutatud, mis tähendab, et sellel temperatuuril on palju stabiilsem. Lisaks on mitu missiooni kinnitanud piirkonnas vesijää olemasolu, mida võiks koguda vesinikust (või
Lisaks sellele peavad kõik Kuu koloniseerimise katsed kasutama selliseid tehnoloogiaid nagu lisaainete tootmine (aka 3D-printimine), robotitöötajad ja telepresence. Alus (või alused) tuleb samuti toota ja tarnida nii palju kui võimalik, kasutades kohalikke ressursse - meetodit, mida tuntakse in situ ressursikasutusena (ISRU).
NASA ja ESA on seda kontseptsiooni uurinud mitu aastat ja mõlemad on välja töötanud oma meetodid, kuidas muuta kuukujuline regoliit ja muud ressursid kasutatavateks materjalideks. Näiteks teeb ESA alates 2013. aastast koostööd rahvusvahelise arhitektuuribüroo Foster + Partneritega, et kujundada nende rahvusvaheline kuuküla.
Nende kavandatud meetod selle aluse ehitamiseks seisneb täispuhutavate raamistike panemises pinnale, mis kaetakse seejärel betoonist, mis on valmistatud Kuu regoliitist, magneesiumoksiidist ja siduvast soolast. NASA on välja pakkunud sarnase meetodi, mis kutsub robottöötajaid üles kasutama 3D-prindibaaside jaoks paagutatud regoliiti. See seisneb regoliidi sulatamises, pommides seda mikrolainetega, seejärel printides selle sulakeraamikuks.
Muud ideed hõlmavad elupaikade rajamist maasse ja nende ülemist taset, mis tagab juurdepääsu pinnale ja võimaldab loomulikku valgust. Seal on isegi ettepanek rajada Kuu asulad stabiilsete laavatorude sisse, mis ei
Seal on isegi ettepanek luua solenoidne Kuu baas, mis pakuks oma kiirgusvarjestust. Seda kontseptsiooni esitas ehitusinsener Marco Peroni 2017. aasta AIAA kosmose- ja astronautikafoorumil ja näitusel ning see koosneb läbipaistvatest kuplitest, mis on ümbritsetud kõrgepingekaablite torusega. See toorus annaks aktiivse magnetilise varjestuse kiirguse eest ja võimaldaks asulaid rajada ükskõik kuhu pinnale.
Jää rohkus polaaralade ümbruses pakub asunikele püsivaid veeallikaid joomiseks, niisutamiseks ja seda võib isegi töödelda kütuse ja hingava hapniku tootmiseks. Selleks, et jäätmeid oleks võimalikult vähe, on vaja ranget ringlussevõtu režiimi
Neid kompostimiskäimlaid võiks kombineerida Kuu regoliidiga, et luua kasvav pinnas, mida saaks seejärel niisutada kohapeal koristatud veega. See oleks hädavajalik, nähes, kuidas Kuu kolonistid peaksid kasvatama palju oma toitu, et vähendada saadetiste arvu, mida tuleks regulaarselt Maalt saata.
Kuuvett saaks energiaallikana kasutada ka siis, kui kolooniad on varustatud elektrolüüsipatareidega (kus veemolekulid jagunevad vesinikuks ja hapnikuks ning vesinik põletatakse). Muud energiaallikad võivad hõlmata päiksesüsteeme, mida saaks ehitada kraatrite velgede ümber ja suunata toite nende sees asuvatesse asulatesse.
Kosmosepõhine päikeseenergia suudaks pakkuda kogu kuusemaastiku asulatele ohtralt energiat. Veel üks võimalus on tuumareaktorid, nagu ka termotuumareaktorid. Viimane võimalus on eriti atraktiivne, arvestades asjaolu, et heelium-3 (termotuumasünteesireaktorite jõuallikas) on Kuu pinnal rikkalikumalt kui Maal.
Võimalikud eelised:
Kui aus olla, võib meie päikesesüsteemi mis tahes taevakehade koloonia asutamine kaasa tuua tõsiseid potentsiaalseid eeliseid. Kuid koloonia olemasolu Maale lähimas taevakehas oleks eriti kasulik. Lisaks sellele, et me suudaks Kuu baasi olemasolu hõlbustada missioone ja kolonisatsioonipüüdlusi teistele planeetidele ja kuudele, ei saaks me mitte ainult teha uuringuid, ressursse ammutada ja uute tehnoloogiate eeliseid kasutada.
Lihtsalt öeldes võiks Kuu koloonia olla hüppelauaks Marsile, Veenusele, asteroidi vööle ja kaugemalegi. Kui Kuu pinnal ja orbiidil on infrastruktuur, mis suudaks tankida ja remontida Päikesesüsteemi kaugemal asuvaid kosmoselaevu, saaksime raseerida miljardeid süvakosmoseülesannete kuludest.
See on üks põhjus, miks NASA plaanib kosmosejaama rajamist Kuu orbiidile - Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), teise nimega. Kuu Gateway, endise nimega Deep Space Gateway. See on ka üks põhjus, miks ESA soovib koos Kuu küla koos rahvusvaheliste partneritega üles ehitada. Hiina ja Venemaa kaaluvad sel täpsel põhjusel ka oma pinna- või orbiidivälju.
Ka Kuu-uuringud oleksid väga tulusad. Uurides madala gravitatsiooni mõju inimkehale, on astronaudid paremini valmis tegelema pikaajalise kosmosereisi, Marsile tehtavate missioonide ja muude kehadega, kus madal g-sisaldus on reaalsus. Need uuringud võiksid aidata ka sillutada teed nendele kehadele kolooniate rajamisele.
Kuu kauge külg pakub ka tõsiseid võimalusi igasuguste astronoomiate jaoks. Kuna see on Maast eemale, pole Kuu kaugeim külg raadiohäiretest vaba, muutes selle raadioteleskoopide peamiseks asukohaks. Kuna Kuul pole atmosfääri, pole ka optiliste teleskoopide massiivid - nagu näiteks ESO-s Tšiilis asuv väga suur teleskoop (VLT) - häiretest vabad.
Ja siis on teil interferomeetrid - nagu LIGO ja Event Horizon Telescope (EHT), mis suudaksid suurema efektiivsusega otsida gravitatsioonilaineid ja pildistada mustaid auke. Samuti võiks läbi viia geoloogilisi uuringuid, mis paljastaksid palju rohkem Kuu ja Maa-Kuu süsteemi kujunemise kohta.
Kuu ressursside, näiteks heelium-3 ning mitmesuguste väärismetallide ja haruldaste muldmetallide rohkus võiks võimaldada ka ekspordimajandust. Sellele aitaks kaasa asjaolu, et Kuu põgenemiskiirus on palju väiksem kui Maal - 2,38 km / s (1,5)
Kuid muidugi ei oleks ükski kuu majanduses täielik ilma kuuturismiga. Pinnal asuv koloonia koos orbiidil asuva infrastruktuuriga muudaksid Kuu jaoks regulaarsed külastused nii kuluefektiivseteks kui ka isegi tulusaks. Pole raske ette kujutada, et see võib viia igasuguste vaba aja veetmise võimaluste loomiseni - alates kuurortidest ja kasiinodest kuni muuseumide ja kogu riigis toimuvate ekspeditsioonideni.
Õigete pühendumustega ressursside, raha ja tööjõu osas - rääkimata tõsiselt seiklushimulisest hingest! - kunagi võiks olla selline asi nagu seleenlased (või nagu Heinlein neid nimetas “Loonies”).
Oleme siin ajakirjas Space Magazine kirjutanud palju artikleid kuu koloniseerimise kohta. Siin on Paul Spudise plaan jätkusuutliku ja taskukohase kuusebaasi kohta, miks koloniseerida kõigepealt Kuu?
Lisateabe saamiseks vaadake meie neljaosalist sarja “Kuu aluse ehitamine”:
- Kuubaasi ehitamine: 1. osa - väljakutsed ja ohud
- Kuubaasi ehitamine: 2. osa - elupaiga kontseptsioonid
- Kuu aluse ehitamine: 3. osa - konstruktsiooni projekteerimine
- Kuubaasi ehitamine: 4. osa - infrastruktuur ja transport
Pilguheit sellele, milline võiks olla elu ja töö Kuul, vaadake Mis on Kuu kaevandamine ?, ja see on oluline! Õpilased mõtlevad välja, kuidas teha Kuul õlut.
Astronoomiaosakonnas on sellel teemal ka mõni armas episood. Siin on episood 115: Kuu, 3. osa: Kuule naasmine.
Allikad:
- NASA - Maa Kuu
- NASA - Kuust Marsile
- NASA - Mis on Artemis?
- Vikipeedia - Kuu koloniseerimine
- ESA - Kuubaasi ehitamine 3D-printimisega
- PSRD - Kuu, Marsi ja asteroidide kaevandamine
- PSRD - kosmokeemia ja inimese uurimine
- NASA - Kuubaasi sünteesi uuring - kd. I ja Vol. II
- LPI - 21. sajandi kuubaasid ja kosmosetegevused
- Astronoomia - Kuuküla: kas inimkond on esimene samm Kuu koloonia poole?
