De kaldeste stedene på jorden og i nærheten står ikke i nærheten av temperaturen på den månebelyste natten - og det er veldig vanskelig å lage en base som vil kunne beskytte nybyggere mot en slik temperatur. I mange tiår har tanken om å kolonisere månen bekymret forskere og fremsynte mennesker. Ulike konsepter av månekolonier har dukket opp på TV-skjermer og skjermer.
Kanskje en månekoloni vil være det neste logiske skrittet for menneskeheten. Dette er vår nærmeste nabo i stjernene, som ligger rundt 383 000 kilometer fra oss, noe som forenkler ressursstøtte. I tillegg er det et overskudd av helium-3 på månen, et ideelt drivstoff for termonukleære reaktorer, som er veldig mangelvare på jorden.
Ruten for den permanente månekolonien ble teoretisk tegnet av forskjellige romprogrammer. Kina har uttrykt interesse for å lokalisere en base på bortre side av månen. I oktober 2015 ble det kjent at European Space Agency og Roscosmos planlegger en rekke oppdrag til Månen for å vurdere mulighetene for å plassere permanente bosetninger.
Likevel har vår satellitt en rekke problemer. Månen gjør en revolusjon på 28 jorddager, og månenatt varer 354 timer - mer enn 14 jorddager. En lang nattsyklus betyr et betydelig temperaturfall. Temperaturer ved ekvator varierer fra 116 grader om dagen til -173 grader om natten.
Månebelyste netter vil være kortere hvis basen ligger på Nord- eller Sørpolen. "Det er mange grunner til å bygge en slik base ved polene, men det er andre faktorer som må tas i betraktning foruten soltimetimene," sier Edmond Trollope, ingeniør for romfartsoperasjoner ved Telespazio VEGA Deutschland. Som på jorden kan det være veldig kaldt ved polene.
Ved månepolene vil solen bevege seg langs horisonten, ikke over himmelen, så du må bygge sidepaneler (i form av vegger), noe som vil komplisere konstruksjonen. En stor flat base ved ekvator vil samle mye varme, men for å komme til varmen ved polet, må du bygge oppover, noe som ikke er lett. "Med et fornuftig sted kan temperaturforskjeller lett kontrolleres," sier Volcker Meiwald, forsker ved DLRs tyske luftfartssenter.
Salgsfremmende video:
Den store variasjonen i temperaturer i dag- og nattesyklusen betyr at månebasene ikke bare må være forsynt med tilstrekkelig isolasjon fra den iskaldte kulde og brennende varmen, men også for å takle termiske spenninger og termisk ekspansjon.
Termisk beskyttelse
De første robotoppdragene til månen, som de sovjetiske måneoppdragene, ble designet for å leve en månedag (to jorduker). Landeren av NASA Surveyor-oppdragene kunne gjenoppta arbeidet neste månedag. Men skaden som ble gjort på komponenter i løpet av natten forhindret ofte vitenskapelige data.
Månefjellene til det sovjetiske romprogrammet med samme navn, som ble utført på slutten av 60- og 70-tallet, inkluderte elementer av radioaktiv oppvarming med et genialt ventilasjonssystem, som gjorde det mulig for kjøretøyene å leve opp til 11 måneder. Lunar rovers ville dvale om natten og starte med solen når solenergi ble tilgjengelig.
Et alternativ for å unngå høye termiske svingninger er å begrave bygningen i månens regolit. Dette pulverformige materialet, som dekker overflaten av månen, har lav varmeledningsevne og høy motstand mot solstråling. Dette betyr at den har sterke isolerende egenskaper, og jo dypere kolonien, jo høyere er den termiske beskyttelsen. Siden basen vil varme opp og varmen på månen er dårlig overført på grunn av mangel på atmosfære, vil dette dessuten redusere ytterligere termisk belastning.
Selv om ideen om å "begrave" kolonien i prinsippet ble godtatt vellykket, vil det i praksis være en utrolig vanskelig oppgave. "Jeg har ikke sett et prosjekt ennå som kan håndtere dette," sier Volcker. "De skal visstnok være robotbyggingskjøretøy som kan kontrolleres eksternt."
Legge ned eller dekke?
En annen metode som det var mulig å oppnå ønsket resultat ligger i selve bakken. Penetratorer som kan trenge gjennom overflaten under påvirkning er allerede foreslått (men i mindre skala) for flere måneoppdrag, for eksempel Japans Lunar-A og Storbritannias MoonLite (prosjektet er for øyeblikket forsinket, selv om ideen om penetreringslanding var så overbevisende at ESA bestemte seg for å bruke for en mekanisme for rask levering av prøver for analyse fra overflaten og undergrunnen til en planet eller måne). Fordelen med dette konseptet er at basen er begravet ved slag, noe som betyr at den vil bli utsatt for relativt moderate termiske forhold før den beskyttes.
Imidlertid vil det fortsatt være et problem med energiforsyning, ettersom et typisk penetrasjonsprosjekt bare tilbyr svært begrensede alternativer for solenergi. Det er også problemene med høy kollisjonsakselerasjonsbelastning og høy nøyaktighet som kreves for veiledning. "Den kollisjonskraften som kreves for å gravlegge strukturen vil være veldig vanskelig å matche de nødvendige funksjonene til den bemannede basen," sier Trollope.
Et alternativ til dette ville være å helle månegolitt på toppen av kolonien, eventuelt bruke maskiner som hydrauliske gravemaskiner. Men for å gjøre dette effektivt, må du jobbe raskt.
Hvis måne-regolitten ikke kan helles over kolonien, kan en hatt med flerlagsisolasjon (MLI) settes over den, noe som vil forhindre varmespredning. MLI varmeisolasjonsmaterialer er mye brukt på romskip, og beskytter dem mot kulden i rommet.
Fordelen med denne metoden er at den gjør det mulig å bruke solpaneler for å samle og lagre energi over en to ukers månedag. Men hvis det ikke samles inn nok energi, må alternative energiproduksjonsmetoder vurderes.
Termoelektriske generatorer kan gi kolonien energi i løpet av nattens syklus: selv om de har lite effektivitet, har de imidlertid ingen problemer med vedlikehold, siden de ikke har bevegelige deler. Radioisotope termoelektriske generatorer (RTG) gir stor effektivitet og har en veldig kompakt drivstoffkilde. Men basen må beskyttes mot stråling, mens den lar overføre varme. Logistikken for å installere en flyttbar radioaktiv isotopgenerator er full av problemer: risikoer vil være hele veien, fra start fra Jorden til landing på Månen, sammen med politiske og sikkerhetsmessige problemer.
Fisjonsreaktorer kan brukes, men det vil være enda flere problemer med dem, inkludert de som er oppført ovenfor.
Og hvis det utvikles termonukleære reaktorer, kan de også brukes på Månen, gitt overskuddet av helium-3. Batterier - som litium-ion-batterier - kan også være nyttige, forutsatt at det produseres tilstrekkelig solkraft i en to ukers nattesyklus.
Det er en ide å gi strøm til stasjonen på overflaten i løpet av nattens syklus ved hjelp av en kretsende satellitt som vil overføre energi gjennom mikrobølger eller en laser. Denne ideen ble undersøkt for 10 år siden. Studien fant at for en stor månebase, som krever hundrevis av kilowatt energi levert fra bane av en 50 kilowatt laser, vil en rectenna (en type antenne som konverterer elektromagnetisk energi til lik elektrisk strøm) være 400 meter i diameter, og på en satellitt - 5 kvadratmeter kilometer med solcellepaneler. Den internasjonale romstasjonen er på 3,3 kvadratmeter. km med solcellepaneler.
Til tross for de betydelige vanskeligheter med å bygge en koloni som må motstå den harde nattlige månesyklusen, er de ikke uoverkommelige. Med riktig termisk beskyttelse og passende kraftproduksjonssystem i løpet av en lang toukers natt, kunne vi ha en månekoloni i løpet av de neste tjue årene. Og så kan vi vende blikket lenger.
