Поскольку человечество вернется на Луну в ближайшие несколько лет, ему понадобится вода, чтобы выжить. Хотя пополнение запасов с Земли будет работать какое-то время, в конечном итоге лунная база должна будет стать самодостаточной? Итак, сколько воды потребуется, чтобы это произошло? Именно это надеется решить недавно представленное исследование, поскольку группа исследователей из Университета Бэйлора изучала сценарии управления водными ресурсами для самоподдерживающейся лунной базы, включая подходящее расположение базы и то, как вода будет извлекаться и обрабатываться для безопасного потребления с использованием соответствующих персонал.
Здесь, Вселенная сегодня обсуждает это исследование с доктором Джеффри Ли, доцентом Центра астрофизики, космической физики и инженерных исследований в Университете Бэйлора и ведущим автором исследования, относительно мотивации исследования, значительных результатов, важности наличие автономной лунной базы и какие последствия это исследование может иметь для предстоящих миссий Артемиды. Итак, какова мотивация этого исследования?
Доктор Ли рассказывает Вселенная сегодня«Эта статья на самом деле является для меня эклектичным отвлечением от моих астрофизических исследований первичных черных дыр, космологии ранней Вселенной, революционной физики движения и моих геофизических исследований столкновений с астероидами. Если человеческие миссии по всей Солнечной системе, особенно на Марс, должны быть реализованы, то создание постоянного лунного объекта кажется логичным ранним шагом».
В ходе исследования ученые изучили требования к управлению водными ресурсами для автономной лунной базы на 100 человек размером 500 х 100 х 6 м (1640 х 328 х 20 футов), включая расположение лунной базы рядом с отложениями водяного льда. , технология, необходимая для преобразования водяного льда в водяной пар (поскольку жидкая вода не может существовать на Луне), а также технология, необходимая для очистки и восстановления воды, которая приведет к безопасному потреблению для базы из 100 человек. В исследовании использовались текущие оценки потребления воды для американских домохозяйств, которые составляют примерно 100 галлонов в день (GPD) на человека, включая уборку, приготовление пищи, питье, смыв в туалете и стирку одежды.
Кроме того, исследователи изучили количество воды, необходимое для сельскохозяйственных, технических и общих нужд лунной базы. Что касается расположения лунной базы, исследователи пришли к выводу, что лучшим местом для нее будет либо рядом, либо точно на хребте Шеклтон-де-Жерлаш, который расположен на координатах 89,9°ю.ш. и 0,0°в.д., либо почти прямо на Луне. Южный полюс Луны. Причина, по которой это место идеально подходит для отложений водяного льда, заключается в том, что кратер Шеклтон находится в постоянно затененной области (PSR), то есть он окутан постоянной тьмой из-за небольшого осевого наклона Луны, а водяной лед потенциально накапливался в течение миллиардов лет. .
В конце концов, команда пришла к выводу, что потребности в воде для лунной базы на 100 человек для человеческих, сельскохозяйственных и технических нужд составляют 12,3, 72 и 2 акра-фута в год. Для контекста, один акр-фут эквивалентен примерно 326 000 галлонов, поэтому лунной базе на 100 человек потребуется более 4 000 000 галлонов в год для нужд человека, более 23 000 000 галлонов в год для сельскохозяйственных нужд и 652 000 галлонов в год для технических нужд. потребности. Итак, основываясь на этих выводах, каковы были наиболее значимые результаты этого исследования и какие последующие исследования в настоящее время проводятся или планируются?
Доктор Ли рассказывает Вселенная сегодня«Имеются убедительные доказательства того, что на Луне существует достаточно воды для поддержания постоянной лунной колонии, а сбор, обработка и распределение лунной воды могут быть достигнуты с помощью современных технологий. Для надзора за всеми аспектами лунной воды потребуется соответствующая административная структура. Относительная нехватка и управление водными ресурсами на Луне потенциально могут дать представление об улучшении управления водными ресурсами на Земле. Следующее исследование моей группы будет посвящено изучению способов, с помощью которых управление лунными водами может помочь улучшить управление земными водами. Однако сроки проведения этого исследования еще не определены».
В исследовании обсуждается использование ресурсов на месте (ISRU), при котором доступные ресурсы на месте используются как для обеспечения устойчивости, так и для обеспечения живучести. В данном случае используются залежи водяного льда на Луне, особенно вблизи южного полюса Луны, для удовлетворения потребностей в воде автономной лунной базы на 100 человек. Потенциал использования ISRU НАСА приобрел значительную популярность за последние несколько лет, поскольку отправка воды с Земли на Луну может оказаться чрезвычайно дорогостоящей. Но помимо финансовых рисков, если миссия по пополнению запасов задержится или потерпит неудачу на пути к Луне, экипаж может столкнуться со значительной опасностью. Таким образом, обучение «жить за счет земли» для лунной базы может оказаться жизнеспособным и долгосрочным вариантом смягчения необходимости миссий по пополнению запасов с Земли. Но какое дополнительное значение может иметь самоподдерживающаяся лунная база?
Доктор Ли рассказывает Вселенная сегодня«На протяжении многих лет наблюдался всплеск волнения по поводу перспективы колонизации Марса. Действительно, в настоящее время мы предположительно можем организовать краткосрочное путешествие человека на Красную планету, в ходе которого астронавты будут собирать образцы, проводить эксперименты, устанавливать флаги, а когда наступит следующее окно запуска, возвращаться на Землю. Однако постоянная колонизация Марса является гораздо более амбициозной и сложной задачей. Марс находится намного дальше, чем Луна, и для того, чтобы добраться туда, потребуется 9 месяцев, а время полета туда и обратно — 21 месяц (необходимо трехмесячное пребывание на Марсе до наступления следующего окна запуска)».
Цель НАСА — отправить людей на Марс с помощью разработанной агентством архитектуры «Луна на Марс», которая представляет собой тщательно продуманную многолетнюю попытку разработать необходимые технологии на Луне для использования во время пилотируемой миссии на Красную планету. Сюда входят наука, инфраструктура, транспорт, жилье и операции, и это лишь некоторые из них. Однако, как уже отмечалось, хотя мы можем (возможно) отправлять людей на Красную планету для краткосрочного пребывания с помощью наших нынешних технологий, долгосрочное присутствие человека на Марсе потребует значительно больше времени и ресурсов.
Доктор Ли рассказывает Вселенная сегодня«За пределами низкой околоземной орбиты Луна является логичным следующим пунктом назначения. Колонизация Луны технологически достижима, и по сравнению с колонизацией Марса она намного проще. Возможность создания базы на Луне кажется очевидной предпосылкой для создания базы на Марсе. Более того, Луна могла бы стать отличной отправной точкой для дальнейшей колонизации Солнечной системы, включая, возможно, возможное создание небольших колоний внутри околоземных астероидов. Кроме того, некоторые предполагают, что Луна является идеальным местом для перехвата приближающихся к Земле астероидов».
Это исследование проводится в связи с тем, что программа НАСА «Артемида» планирует в ближайшие несколько лет высадить на поверхность Луны первую женщину и цветного человека. Нынешние посадочные площадки миссий «Артемида» находятся недалеко от южного полюса, чтобы получить доступ к близлежащим месторождениям водяного льда в пределах вышеупомянутых PSR, и могут быть идеальными для разработки технологий ISRU, которые также могут быть использованы в будущих миссиях с экипажем на Марс. Итак, какие последствия может иметь это исследование для предстоящих миссий Артемиды?
«Краткосрочные посещения Луны, такие как запланированные миссии Артемиды, не потребуют лунной воды», — говорит доктор Ли. Вселенная сегодня. «В этих случаях достаточное количество воды может быть доставлено с Земли. Однако, если в какой-то момент в будущем лунная колония станет приоритетом, будущие миссии Артемиды могли бы послужить источником ценной информации на месте о наличии и изобилии лунной воды, особенно на южном полюсе Луны и в непосредственной близости от Луны. Кратер Шеклтон (идеальное место для лунной базы)».
Какую роль управление водными ресурсами будет играть в самоподдерживающейся лунной базе в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
