Lunární horníci byli tento týden obzvláště veselí, když vědci uvedli, že našli přesvědčivý důkaz vodního ledu na měsíčním povrchu. Je tam mnohem více ledu, než jsme si mysleli, a teď víme přesně, kde leží. To by mohlo výrazně zjednodušit budoucí těžbu vody.
Dlouho před tímto objevem se vědci snažili najít jakoukoli vodu, která by se mohla skrývat na povrchu měsíce. Je to zdroj, který bude neuvěřitelně cenný pro budoucí dlouhodobé mise na Měsíc, protože voda je nezbytná pro život zde na Zemi. Může být recyklován v měsíčním prostředí nebo použit k pití nebo ke koupání. S jeho pomocí by také bylo možné pěstovat rostliny nezbytné k výživě budoucích obyvatel měsíce.
Snad největší a bezprostřední použití měsíční vody je v raketovém palivu. Hlavní složky vody - vodík a kyslík - jsou dva z nejdůležitějších materiálů používaných v raketovém palivu. A pokud vyrábíte raketové palivo z vody na Měsíci, bylo by skvělé ušetřit peníze za ambiciózní vesmírné mise. Prozatím musí rakety opouštějící Zemi nosit s sebou všechno potřebné palivo. Ale s využitím lunárního ledu by rakety mohly být tankovány, zatímco jsou ve vesmíru, a dosáhnout méně místa za méně peněz.
Je voda lepší než olej?
"Myšlenkou je vytvořit druh mimozemského dodavatelského řetězce pro určité produkty - zejména pro vodu jako palivo -, aby bylo mnohem snazší přejít z jednoho těla do druhého ve vesmíru," říká Julie Brisset. Výzkumný pracovník, Florida Space Institute.
Doručovat něco do vesmíru je vždy drahé. Pokud chcete, aby váš satelit unikl gravitaci Země, budete potřebovat hodně paliva, abyste se dostali na oběžnou dráhu. Ve skutečnosti většina hmotnosti, kterou raketa nese při startu, pochází z paliva. A čím hlouběji do vesmíru jdete, tím více paliva potřebujete. K odtržení od gravitace planety je zapotřebí více energie. Mise do hlubokého vesmíru jsou proto stále dražší, protože je zapotřebí velká raketa a spousta paliva.
Ale co když byste místo paliva na Zemi mohli naplnit nádrž palivem, které je již ve vesmíru? Pak by se mise do hlubokého vesmíru staly stejně pozemskými jako cestování z jednoho města do druhého. "Jen si představte, že jste museli opustit Denver a na cestě nebyly žádné čerpací stanice a plyn jste museli přepravovat až do New Yorku," říká George Sowers, profesor Colorado School of Mines a bývalý viceprezident United Launch. Aliance. "To všechno do auta určitě nedostaneš." Budeme muset vzít přívěs. “Proto je myšlenka měsíčního vývoje pro mysl tak vzrušující. Voda na Měsíci mohla být těžena, rozložena na raketové palivo a transportována na cirkumlunární nebo nízkou oběžnou dráhu Země. Rakety nemusí být velké, aby s sebou mohly nosit všechno palivo. Mohli jen dokovat u benzínové pumpy a natankovat na dlouhé cesty.
Propagační video:
Přeprava paliva z Měsíce na jiná místa ve vesmíru bude mnohem levnější než přeprava ze Země. Na Měsíci je jedna šestina gravitace Země, což znamená, že k odtržení od povrchu je potřeba méně energie. Společnost Seowers nedávno analyzovala náklady na přepravu lunárního paliva na různá místa ve vesmíru. Například dodávka měsíční vody na nízkou oběžnou dráhu Země je levnější než její odesílání ze Země, ačkoli naše planeta je blíže. "Pokud budete toto palivo používat na nízké oběžné dráze Země, bude úspora 20 - 30 procent, pokud použijete lunární palivo místo pozemského," říká Sowers.
Vědci fantazírují o přeměně měsíční vody na raketové palivo po celá desetiletí, protože se objevily důkazy o vhodnosti lunárních pólů pro vývoj ledu. V roce 1994 společná studie NASA a americké armády s názvem Clementine ukázala, že v kráterech na měsíčních pólech existuje voda. Tato místa nikdy nevidí světlo Slunce a nikdy nedosahují teplot nad 2 250 stupňů Fahrenheita. Několik misí na Měsíc od té doby potvrdilo, že v oblasti může být voda. V roce 2009 NASA spustila kosmickou loď LCROSS do kráteru na jižním pólu Měsíce, aby zjistila, jaké materiály by dopad vymrštil. Bylo zjištěno, že vypouštění bylo 5% vody.
Studie zveřejněná tento týden v PNAS však ukazuje, že některé oblasti měsíce by mohly být ponořeny do vody. Vědci z University of Hawaii a Brown University analyzovali data shromážděná indickým aparátem „Chandranayan-1“, který v roce 2008 šel na Měsíc. Pomocí jednoho z nástrojů plavidla dokázali mapovat oblasti ledu na Měsíci měřením odrazivosti vody. Také tato místa skenovali v infračerveném světle a zjistili, že voda má formu ledu, nikoli kapaliny nebo páry. Potvrdili nejen to, že na povrchu měsíce je vodní led, ale že některé oblasti na Zemi tvoří 20–30 procent ledu. Podle toho, jak hluboko led prochází pod povrchem, by bylo možné zmapovat, kde by byly extrahovány komponenty hnacího plynu.
Sklad paliva na nízké oběžné dráze Země otevírá nové možnosti pro mise ve vesmíru. Například by bylo možné postavit vesmírný remorkér - raketu, která sedí ve vesmíru, znovu a znovu tankuje a odnáší satelity do požadovaného cíle. Nyní satelity, které jsou vypouštěny na vysokou oběžnou dráhu, utrácejí od šesti měsíců do roku, aby se pomocí palubních motorů pomalu zvyšovaly. Během této doby nemohou dělat svou práci a nepřinášejí peníze. Ale s kosmickým remorkérem mohly být satelity rozmístěny na dolních drahách s malými raketami a poté použity kosmickým remorkérem k tomu, aby se satelity dostaly na požadovanou oběžnou dráhu během několika dní. To by ušetřilo operátorům satelitů peníze: nemuseli by vypustit velkou raketu, aby dostali svůj náklad do vesmíru.a měli by více času na práci se svým společníkem.
Ano, měsíční voda je chladná jako palivo, ale nebude snadné začít s její těžbou. Nejprve musíte provést rozsáhlý průzkum. Díky studii PNAS vědci v podstatě vytvořili mapu ukazující, kde hledat nejšťavnatější oblasti vodního ledu na měsíčních pólech. Dalším krokem bude odeslání landeru a lunárních roverů, aby našli ty nejlepší stránky. Vědci dosud nevědí, zda je led ve formě rozbředlého sněhu smíchaného s ledem, nebo ve formě pevných bloků smíchaných s jiným povrchovým materiálem. "Víme, jak navrhnout odsávací zařízení." Prostě nevíme, jaké vybavení použít, “říká Metzger.
Jedním z nápadů je vykopat měsíční půdu pomocí rypadla, které posílá materiál zpracovateli. Procesor během procesu ohřevu odděluje led od půdy a pomocí elektřiny rozbíjí vodu na základní složky. Část výsledného paliva se poté použije k vypuštění zbytku vody z Měsíce ve vozidle do skladiště paliva.
To vše bude samozřejmě drahé. "Všechno spadá do analýzy nákladů," říká Metzger. „Je levnější vypustit raketové palivo ze Země, nebo je levnější vypustit zařízení do vesmíru jednou a pak toto zařízení udržovat a používat ho k nepřetržitému vytváření raketového paliva ve vesmíru?“Na základě analýz Metzgera, Brissého a Sowersa došli k závěru, že investice do těžby na Měsíci bude trvat deset let, než bude zisková. Ale protože lunární těžba je riskantní záležitost, investoři rizikového kapitálu možná nebudou chtít do tohoto podnikání aktivně zasahovat.
Proto tým navrhuje, že by NASA měla spolufinancovat časný rozvoj těžby. U komerčních investorů je tedy větší pravděpodobnost partnerství s renomovanou agenturou, která ponese některé náklady.
NASA neposkytne službu investorům: kosmická agentura navrhla, že každý rok může být zapotřebí až 100 metrických tun paliva na pohon kosmických lodí opouštějících měsíční povrch ze základny. Pokud je toto vše vypuštěno ze Země, bude to vyžadovat asi 3,5 miliardy dolarů ročně. Úspory z výroby měsíčního paliva zlevní mise na Měsíc a Mars. "Mise na Mars by byly levnější a všechno, co děláme mimo Zemi, také," říká Sowers. Například použití lunárního paliva k doplnění paliva do raket by snížilo náklady na let na Měsíc ze Země trojnásobně, uvedl Sowers. To je důležité vzhledem k tomu, že NASA se chystá znovu uskutečnit lidskou misi na Měsíc.
Ilya Khel