Najhladnija mjesta na Zemlji i u blizini ne stoje blizu temperature mjesečeve noći - i vrlo je teško stvoriti bazu koja će moći zaštititi doseljenike od takve temperature. Duga desetljeća pomisao na kolonizaciju Mjeseca zabrinjavala je znanstvenike i dalekovidce. Na TV ekranima i monitorima pojavili su se različiti koncepti lunarnih kolonija.
Možda će lunarna kolonija biti sljedeći logični korak za čovječanstvo. Ovo nam je najbliži susjed u zvijezdama, koji je udaljen nekih 383 000 kilometara od nas, što pojednostavljuje podršku resursima. Osim toga, na Mjesecu postoji višak helija-3, idealno gorivo za termonuklearne reaktore, kojih je na Zemlji vrlo malo.
Ruta do trajne lunarne kolonije teoretski je bila nacrtana raznim svemirskim programima. Kina je izrazila interes za lociranje baze na drugoj strani mjeseca. U listopadu 2015. godine postalo je poznato da Europska svemirska agencija i Roscosmos planiraju niz misija na Mjesec kako bi procijenili mogućnosti za postavljanje trajnih naselja.
Ipak, naš satelit ima niz problema. Mjesec čini jednu revoluciju u 28 zemaljskih dana, a mjesečeva noć traje 354 sata - više od 14 zemaljskih dana. Dugi noćni ciklus znači značajan pad temperatura. Temperature na ekvatoru kreću se od 116 stupnjeva Celzija tijekom dana do -173 stupnja noću.
Mjesečeve noći bit će kraće ako se baza nalazi na Sjevernom ili Južnom polu. "Mnogo je razloga za izgradnju takve baze na stupovima, ali postoje i drugi faktori koje treba uzeti u obzir osim sati sunčeve svjetlosti", kaže Edmond Trollope, inženjer svemirskih operacija u Telespazio VEGA Deutschland. Kao i na Zemlji, na polovima može biti vrlo hladno.
Na mjesečevim polovima Sunce će se kretati duž horizonta, a ne preko neba, pa ćete morati graditi bočne ploče (u obliku zidova), što će usložnjavati izgradnju. Velika ravna baza na ekvatoru prikupljala bi puno topline, ali da biste došli do topline na polu, morate se sagraditi prema gore, što nije lako. "Uz razumno mjesto, temperaturne razlike mogu se lako kontrolirati", kaže Volcker Meiwald, znanstvenik iz njemačkog zrakoplovnog centra DLR.
Promotivni video:
Velika varijabilnost temperatura u dnevnom i noćnom ciklusu znači da će se lunarne baze morati osigurati ne samo dovoljnom izolacijom od hladnoće i hladne vrućine, već i da se nose s toplinskim naponima i toplinskom ekspanzijom.
Toplinska zaštita
Prve robotske misije na Mjesec, poput sovjetskih misija na Mjesec, dizajnirane su tako da žive jedan lunarni dan (dva zemaljska tjedna). Kopno NASA Surveyor misija mogao bi nastaviti s radom sljedeći lunarni dan. Ali šteta koja se nanosila komponentama tijekom noći često je sprečavala dobivanje znanstvenih podataka.
Lunarni veslači istoimenog sovjetskog svemirskog programa, izvedeni krajem 60-ih i 70-ih, uključivali su elemente radioaktivnog grijanja s genijalnim ventilacijskim sustavom, koji su dozvoljavali vozilima da žive do 11 mjeseci. Lunarni veslači hibernirali bi noću i lansirali bi se sa suncem kada sunčeva energija postane dostupna.
Jedna od opcija za izbjegavanje velikih toplinskih kolebanja je sahranjivanje zgrade u mjesečevom regolitu. Ovaj praškasti materijal, koji pokriva površinu Mjeseca, ima nisku toplinsku provodljivost i visoku otpornost na sunčevo zračenje. To znači da ima snažna izolacijska svojstva, a što je dublja kolonija, to je veća toplinska zaštita. Osim toga, budući da će se baza zagrijavati, a vrućina na Mjesecu loše se prenosi zbog nedostatka atmosfere, to će umanjiti daljnji toplinski stres.
Međutim, iako je ideja o „sahrani“kolonije u principu uspješno prihvaćena, u praksi će to biti nevjerojatno težak zadatak. "Još nisam vidio projekt koji bi to mogao riješiti", kaže Volcker. "Oni bi trebali biti robotska građevinska vozila kojima se može daljinski upravljati."
Ugraditi ili pokriti?
Druga metoda kojom je bilo moguće postići željeni rezultat leži u samom tlu. Penetratori koji mogu probiti površinu tijekom udara već su predloženi (ali u manjem obimu) za nekoliko lunarnih misija, kao što su japanski Lunar-A i britanski MoonLite (projekt trenutno odgađa, iako je ideja prodornog slijetanja bila toliko uvjerljiva da je ESA odlučila koristiti za mehanizam za brzo dostavljanje uzoraka za analizu s površine i podzemlja planeta ili mjeseca). Prednost ovog koncepta je u tome što je baza zakopana od udara, što znači da će biti izložena relativno umjerenim toplinskim uvjetima prije zaštite.
Međutim, problem će biti opskrbljen energijom, jer tipični prodorni projekt nudi samo vrlo ograničene mogućnosti solarne energije. Tu su i problemi visokog opterećenja ubrzanja sudara i velike točnosti potrebne za navođenje. "Sila sudara koja je potrebna za zakopavanje konstrukcije bit će vrlo teško uskladiti se sa traženim funkcijama sastavljenog baze", kaže Trollope.
Alternativa ovom slučaju bila bi izlijevanje lunarnog regolita na vrh kolonije, moguće korištenjem strojeva poput hidrauličnih bagera. Ali da biste to postigli učinkovito, morate brzo raditi.
Ako se lunarni regolit ne može preliti preko kolonije, tada se preko njega može postaviti šešir višeslojne izolacije (MLI), što će spriječiti rasipanje topline. MLI toplinski izolacijski materijali široko se koriste u svemirskim brodovima, štiteći ih od hladnoće prostora.
Prednost ove metode je u tome što omogućava solarni niz da se koristi za prikupljanje i spremanje energije tijekom ljetnog dana s dva tjedna. Ali ako se ne sakupi dovoljno energije, morat će se razmotriti alternativne metode proizvodnje energije.
Termoelektrični generatori mogli bi opskrbiti koloniju energijom tijekom noćnog ciklusa: iako su niske učinkovitosti, oni ipak nemaju problema s održavanjem jer nemaju pokretne dijelove. Radioizotopski termoelektrični generatori (RTG-ovi) nude veliku učinkovitost i imaju vrlo kompaktan izvor goriva. No baza će se morati zaštititi od zračenja, istovremeno dopuštajući joj da prenosi toplinu. Logistika ugradnje prijenosnog generatora radioaktivnih izotopa prepuna je problema: rizici će biti na sve strane, od polijetanja sa Zemlje do slijetanja na Mjesec, zajedno s političkim i sigurnosnim pitanjima.
Mogli bi se upotrijebiti fisijski reaktori, ali s njima će biti još više problema, uključujući i gore navedene.
A ako se razviju termonuklearni reaktori, oni se mogu koristiti i na Mjesecu, s obzirom na višak helija-3. Baterije - poput litij-ionskih baterija - mogu također biti korisne pod uvjetom da se u dvotjednom noćnom ciklusu stvori dovoljno solarne energije.
Postoji ideja da se tijekom noćnog ciklusa na stanici na površini omogući napajanje pomoću orbite satelita koji će prenositi energiju putem mikrotalasnih pećnica ili lasera. Ova ideja istražena je prije 10 godina. Studija je utvrdila da će za veliku lunarnu bazu, koja zahtijeva stotine kilovata energije isporučene iz orbite 50-kilovatnim laserom, rectenna (vrsta antene koja pretvara elektromagnetsku energiju u direktnu električnu struju) biti promjera 400 metara, a za satelit - 5 četvornih metara kilometara solarnih panela. Međunarodna svemirska stanica iznosi oko 3,3 kvadratnih metara. km solarnih panela.
Unatoč značajnim poteškoćama u izgradnji kolonije koja će morati izdržati oštre noćne mjesečeve cikluse, oni nisu nepremostivi. S pravom toplinskom zaštitom i pravilnim sustavom proizvodnje energije tijekom duge dvotjedne noći, mogli bismo imati lunarnu koloniju u sljedećih dvadeset godina. I tada možemo pogled usmjeriti dalje.
