Vatten och helium blir månens huvudresurser när människor äntligen beslutar att etablera permanenta baser på den. Vilka utmaningar kommer de att möta?
Nu reser de enda jordgubbarna på månen. Han är kines. Hur förändras det silviga landskapet om en massiv expansion börjar och kommer Ryssland att vara synlig på jordens satellit?
Gröna plantor
Kinesiska Chang'e 4 landade för första gången i historien på månens bortre sida den 3 januari 2019. Alla tidigare uppdrag, inklusive landning av amerikanska astronauter, ägde rum på sidan av satelliten synlig från jorden. Uppdragsmålen är biologiska experiment och studien av ytan på "grannen".
Kinesernas första framgång, och omedelbart en unik prestation - de lyckades växa en bomullsskott. Naturligtvis grodde frönna i en speciell inkubator ombord på landaren. Som påpekats av BBC var huvudproblemet inte att ge frön de nödvändiga ämnena för tillväxt, utan att bibehålla ett mikroklimat: temperaturen på månen varierar från -173 ° C till + 100 ° C eller mer. Växten levde i flera dagar och dog under en månbelyst natt - landaren kan inte hålla mikroklimatet vid temperaturer under -170 ° C i mer än 14 dagar. Dessutom rapporterade ett kinesiskt nyhetsbyrå att natten var kallare än väntat, även om detaljer ännu inte finns tillgängliga.
Växande växter på månen öppnar möjligheter för kolonisering av jordens satellit och andra planeter: de kommer att lösa problemen med att både förse stationen med syre- och matrestriktioner.
Kampanjvideo:
Varför månen?
Det mest attraktiva objektet för långsiktiga bosättningar utanför jorden är dess naturliga satellit. I synnerhet är månen unik när det gäller rymdutvidgning.
Detta förstås av alla moderna aktörer i rymdindustrin, från det ovannämnda Kina till Indien med sitt Chandrayaan-2-projekt (lanseringen planeras till april i år), och till Israel, vars rymdstart SpaceIL räknar med att landa sin enhet på månen i februari, som kommer att lanseras i rymden raket från Space X-företaget.
Men månen är attraktiv inte bara som en testplats för teknik - de tillgängliga resurserna gör den till en språngbräda för erövring av utrymme. Först och främst talar vi om vatten, och i något längre perspektiv, om helium-3 (en av isotoperna till helium).
Helium-3 är en potentiell extremt effektiv energikälla i framtiden, när mänskligheten kommer att behärska kontrollerad termonukleär fusion. Då kommer detta ämne, enligt beräkningar, att vara billigare att utvinna på månens yta än på jorden (där det är extremt knappt), därför kan utvecklingen av denna resurs vända inte bara rymdsfären utan också livet på vår planet.
"När du bryter ner en vattenmolekyl får du syre och väte, som är avgörande både för andning och för produktion av raketbränsle," förklarar Michael Poston från Southwest Research Institute (USA) med vatten på jordens satellit. Vatten på månen lagras som is, huvudsakligen i polarlocken.
Regolith - det friflytande ytlagret i månjorden - innehåller också syre, kisel, järn, aluminium, magnesium, som kan separeras genom uppvärmning - för detta kan solljuskoncentratorer i form av stora speglar eller linser användas. Denna teknik har visat sig vara effektiv i tester på jorden, konstaterar Nature.
Dessutom är lanseringar av rymdfarkoster från månen mer energieffektiva och därför billigare - satellitens tyngdkraft är bara 17% av jordens, dessutom finns det inget behov av att övervinna luftmotstånd på grund av bristen på atmosfär.
Nytt hus
Byggandet av till och med en relativt enkel bostadsstruktur på månen, som är en utpost för mänskligheten på en satellit, kommer att kräva maximala resurser och enastående åtgärder. Månbaserat byggprojekt bygger på ett antal viktiga egenskaper: plats, säkerhet, mat.
- En plats. Som den ledande vetenskapliga tidskriften Nature noterar finns det två alternativ att välja en plats: att bosätta sig vid Månens ekvatorn eller vid dess pol. Var och en av alternativen erbjuder sina egna unika funktioner. Det är lättare att starta raketer från ekvatorn och hålla kontakten med jorden, men två veckors månkvällar kommer att påföra koloniens strömförsörjning ytterligare. Polerna kan i sin tur erbjuda nybyggare närhet till is och därför vatten, men medför svårigheter att ta emot och lansera fordon på grund av sämre belysningsförhållanden. Dessutom kan kolonin vid polen ha problem med kommunikationen med jorden.
- Säkerhet. De framtida invånarna i kolonin måste inte bara utvinna eller ta med resurser, utan också slåss mot faror som inte förekommer på jorden och låga banor. Till exempel leder avsaknaden av atmosfären och magnetfältet till en ökad bakgrundstrålning på satellitytan. I teorin skulle skyddet också vara bra för att ge skydd mot asteroider. För byggande av bostäder föreslås därför att regolith - ytlagret på månejordet - eller utrustas basen i lavarör: håligheter kvar efter utbrottet av lavaflöden av forntida vulkaner. Sådana tunnlar kan nå flera kilometer i längd och hundratals meter i diameter. En av dem spelades in av den indiska enheten Chandrayaan 2010: längden är cirka 2 km, bredden 360 m.
- Mat och resurser. Som förväntat av författarna till artikeln i Nature och bekräftats av kineserna på månens "mörka" sida, är det fullt möjligt att odla växter på jordens satellit. Förutom mat kommer växter som odlas med konstgjord ljus att generera syre för framtida kolonister.
I vilket fall som helst kommer det inte att behöva prata om koloniernas fullständiga självförsörjning under de kommande åren. Även om månbasen kan förse sig med allt den behöver, kommer koloniens beroende av metropolen (jorden) att fortsätta i frågor som rör tillströmningen av nya kolonister och tekniker.
Kommer Ryssland att förbli en rymdmakt
Ryssland inom rymdindustrin står inför utmaningar från både USA och växande aktörer inom detta område - Kina, Indien, Japan eller Israel.
Ändå är det att gå”till månen” en extremt svår uppgift och bortom kraften hos även de ledande världsmakterna. NASA avser att samarbeta med Roskosmos i byggandet av en månstation. Detta projekt kan mycket väl fylla vakuumet för rymdsamarbete som kan uppstå om USA drar sig ur ISS-projektet. Det antas att amerikanerna redan på 20-talet av XXI-talet kommer att kunna leverera astronauter till den internationella rymdstationen på egen hand - åtminstone för detta finns det Elon Musks Crew Dragon och Boeings Starliner-projekt.
Men Roscosmos har några fler trumfkort uppåt i ärmet, syftade både till att studera och behärska månen och på mer avlägsna föremål från solsystemet.
Enligt TASS utvecklar Ryssland också ett koncept för Soyuz-månens rymdskepp, som, enligt rapporten från Roscosmos chef, Dmitry Rogozin, bad NASA att skapa ett andra säkerhetssystem för säkerhetskopiering för månmissioner.
Enligt RIA Novosti bestämde Roskosmos i början av februari det föredragna utseendet på Yeniseis supertunga lanseringsfordon för flygningar till jordens satellit. Det här alternativet ger sex sidoblock med RD-171MV-motorer, liksom ett centralt block med RD-180-motor.
"Upptäckten av vatten i ett fryst tillstånd under månregolitten i de polära regionerna leder månen till en ny nivå," kommenterade Forbes utsikterna för utforskningen av månen i Roscosmos presstjänst.
Det ryska jordens satellitutforskningsprogram innehåller ett antal autonoma uppdrag:
- Luna-Globe (Luna-25). För att testa moderna mjuka landningstekniker. Projektet är planerat till 2019.
- Luna-Resurs-1 (OA), (Luna-26). En omloppsbana för den globala undersökningen och utforskningen av månresurserna, som planeras starta under 2021-2022.
- "Luna-Resurs-1" (PA), ("Luna-27"). Landare i stor storlek för att studera regolith på södra polen av en jordsatellit. Roscosmos räknar med att starta projektet 2022-2023.
Som framgår av denna lista är Ryssland (även i helt "dess", inte internationella projekt) inriktad inte bara på den grundläggande studien av månen, utan också till utforskningen av resurser för detta himmelska organ.
Politiska stunder
Det statliga företaget återkallade ett gemensamt projekt med Europeiska rymdorganisationen - "ExoMars-2016". År 2020 är det planerat att lansera den andra delen av ExoMars-2020-projektet: det inkluderar leverans till Mars av en rysk landningsplattform med en europeisk rover ombord. Roscosmos tror att samarbete med EU, liksom partnerskap med Förenta staterna om månprogram, kommer att tillåta det statliga företaget att "inte missa ögonblicket" och engagera sig i byggandet av månbasen.
Vem äger månresurserna i internationell rätt? Enligt det internationella rymdfördraget från 1967 kan ingen stat hävda suveränitet över himmelorgan. Följaktligen är statusen för ägande av de resurser som utvinns från sådana organ fortfarande oklar.
Vissa länder, särskilt Förenta staterna och Luxemburg, på lagstiftningsnivå har stött privata företags planer för att utveckla de himmelska organens resurser. Ryssland och vissa andra stater pekar på faran med detta tillvägagångssätt: de är rädda för ett lopp för rymdresurser med den efterföljande militariseringen av rymden - en process som kanske inte minskar alla strävanden om att skapa en mån, circumlunar eller till och med en Martian beboelig bas.
