Apakah Bulan Memiliki Air Yang Cukup untuk Rencana Pemukiman Mars Robert Zubrin Untuk Bekerja?


11

Dalam Robert Zubrin "The Case for Mars" ia menguraikan rencana untuk menyelesaikan Mars dengan (antara lain) menemukan air dan menggunakan elektrolisis untuk memecah air menjadi Hidrogen dan Oksigen. Ini memberikan bahan bakar untuk kendaraan dan udara bagi awak untuk bernafas. Bisakah rencana serupa berhasil menyelesaikan bulan? Apakah ada sumber daya yang cukup di bulan untuk penyelesaian agar mandiri? Apakah ada cukup air di bulan untuk dapat hidup?


3
Mungkin pertanyaan yang lebih baik di Eksplorasi Ruang Angkasa, tetapi ini menyangkut ilmu planet (analisis air Bulan) yang menjadi topik di sini.
dipanggil2voyage

Saya pikir itu turun ke jika kemiringan aksial bulan stabil. Jika tidak, maka volatile di kawah kutub mungkin tidak punya waktu lama untuk menumpuk. Berikut ini adalah pembicaraan singkat terbaru oleh Dr. Paul D. Spudis tentang Lunar ISRU: youtube.com/...
LocalFluff

Pada pukul 18.50 dalam video yang saya tautkan di atas, Dr. Spudis mengatakan bahwa perkiraan jumlah es air di kawah kutub bulan adalah 600 juta metrik ton. Cukup untuk memicu peluncuran pesawat ulang-alik (dari Bumi) setiap hari selama 2200 tahun.
LocalFluff

Jawaban:


8

Kemandirian adalah istilah yang sangat luas. Kita dapat berargumen bahwa ya, ada air di Bulan, dan bahwa ya, ada cara yang layak untuk menghasilkan listrik yang diperlukan secara mandiri, tetapi pertanyaan sebenarnya adalah, apakah ada area di Bulan yang akan layak untuk keduanya di waktu yang sama.

Anda lihat, tempat yang paling mungkin di mana permukaan atau dekat air bawah permukaan bisa ada di Bulan dan cocok untuk ekstraksi massal adalah kutubnya, wilayah gelap permanen. Memang, pesawat ruang angkasa ISRO (Organisasi Penelitian Ruang Angkasa India) Chandrayaan-1 telah mendeteksi bukti air yang terkunci di permukaan mineral regolith bulan di wilayah kutub selatan bulan, air yang kemungkinan berasal dari asteroid dan dampak komet yang tertanam jauh di dalam inti bulan dan dirilis sebagai air magmatik lebih dekat ke permukaan. Setiap bentuk air bebas di daerah lain di Bulan yang terpapar sinar matahari dan radiasi matahari akan menyublimasikan ke bentuk gasnya secara langsung dan dengan ionisasi kehilangan atom hidrogen, jadi sementara atom hidrogen dan oksigen mungkin masih ada sampai batas tertentu tertanam ke permukaan lapisan mineral, ekstraksi kemungkinan akan terlalu rumit di sana.

Tetapi, di mana pun Anda akan menemukan sumber air Anda, Anda masih akan membutuhkan banyak listrik untuk menyalakan pabrik ekstraksi Anda, kemudian menggunakan elektrolisis untuk memisahkan air molekul menjadi atom penyusunnya, dan mengompresnya dalam kondisi kriogenik ke cairan diatomiknya yang merupakan cocok sebagai komponen propelan, oksigen cair diatomik (atau LOX) sebagai oksidator Anda, dan dua kali lipat dalam jumlah molekul hidrogen cair diatomik (atau LH2) sebagai bahan bakar roket Anda. Masalah dengan listrik adalah, kecuali jika Anda membawa sendiri dan banyak dari itu pada Anda untuk memberi daya pada tanaman Anda, Anda mungkin akan ingin menggunakannya baik itu tenaga surya, atau masuk ke dalam lunar regolith tertanam helium-3 (atau 3 He) dan nyalakan reaktor fusi Helium-3 generasi ketiga Anda. Lihat misalnya jawaban saya ini padaEksplorasi ruang angkasa tentang bagaimana itu bisa dilakukan.

Jadi teka-teki utama untuk mengeksploitasi sumber daya Lunar, untuk saat ini, tetap menemukan sumber daya air yang cukup dan layak ditambang di mana ada juga cara mandiri untuk menghasilkan listrik yang dibutuhkan. Salah satu pilihan yang bisa saya pikirkan adalah tetap berada di garis khatulistiwa Sun yang paling terbuka dan mengekstraksi isotop deuterium dan tritium hidrogen, serta helium-3 dari lunar regolith, semuanya tertanam di sana dari Coronal Mass Ejections (CME). Oksigen yang dibutuhkan dapat diproduksi dengan menghancurkan mineral teroksidasi dan membiarkannya berkeringat dengan kehadiran isotop hidrogen menjadi air terionisasi, dan helium-3 dapat digunakan seperti yang disebutkan sebelumnya untuk mempertahankan reaksi fusi yang menghasilkan listrik yang dibutuhkan untuk kemudian memecah molekul air menjadi atom penyusunnya. hidrogen dan oksigen dengan elektrolisis.

Berapa banyak dari isotop hidrogen dan helium ini yang sebenarnya tertanam dalam regolith bulan, dan berapa lama endapan ini bertahan di dalamnya, mungkin tetap di sana selama beberapa waktu karena muatan statis regolith karena dihujani oleh radiasi matahari, namun ini adalah pertanyaan yang sangat berbeda dan satu yang saat ini belum dapat kami jawab. Studi tentang eksosfer dan lingkungan debu Lunar adalah satu-satunya tujuan LADEE (Penjelajah Atmosfer dan Debu Lingkungan), yang baru saja kami luncurkan di sana. Kita akan tahu kira-kira satu tahun, apakah itu akan dapat memberikan bukti ilmiah konklusif untuk teori-teori ini yang baru saja saya sebutkan.


Masalah energi lebih kecil di kutub daripada di ekuator yang menderita 14 hari kegelapan. Di kutub bulan, punggungan kawah dengan insolasi dekat konstan terletak di sebelah dasar kawah yang diarsir secara permanen dengan es air. Panel surya bisa menyalakan robot di kawah di bawahnya dengan kabel atau mungkin gelombang mikro. Operasi penambangan hanya terdiri dari memanaskan tanah dan mengumpulkan volatil saat sublimasi.
LocalFluff

@LocalFluff Bulan memang memiliki sedikit kemiringan aksial juga, sehingga daerah sinar matahari permanen akan jarang dan jauh di antara keduanya. IIRC hanya segelintir puncak di kutub utara lunar di sekitar kawah tunggal memenuhi syarat, dan tidak ada di kutub Selatan sejauh yang kita tahu. Jadi ya, apa yang Anda katakan itu mungkin, dengan asumsi bahwa satu kawah yang lebih besar memiliki cadangan es air yang cukup. Anda akan berurusan dengan perbedaan suhu yang sangat besar, dan memerlukan beberapa satelit relay di orbit kutub bulan, jika komunikasi dengan Bumi diperlukan. Semua ini mungkin jauh lebih sederhana untuk dilakukan di IMO lunar ekuator. Tetapi posting jawaban baru.
TildalWave

Ah ya, ini dia; info sedikit lebih rinci tentang itu di artikel Wikipedia di Bulan: Musim . Disebutkan ... empat daerah pegunungan di tepi kawah Peary di kutub utara Bulan .
TildalWave

Peta yang terhubung dengan di bawah ini menunjukkan waktu insolasi di kutub selatan bulan. Pelek kawah paling terang mewakili lebih dari 95% waktu insolasi. Itu berarti kurang dari 36 jam sebulan dalam hibernasi atau daya yang tersimpan (seperti sel bahan bakar menggunakan sumber daya lokal). apod.nasa.gov/apod/ap110423.html Sama dengan komunikasi garis pandang dengan Bumi, tidak diperlukan komunikasi bulan. Temperatur tanah lebih rendah di kutub karena sudut ke Matahari, dan lebih stabil di mana isolasi hampir konstan. Area dan sumber daya yang optimal adalah besar dibandingkan dengan kemampuan peluncuran roket yang dapat diduga.
LocalFluff

1
@LocalFluff OK, tidak perlu meyakinkan saya tentang alternatif jawaban yang mungkin. Saya menulis milik saya berdasarkan informasi yang saya miliki dan apa yang tampaknya paling masuk akal bagi saya. Anda tampaknya memiliki informasi dan ide yang berbeda tentang kelayakan, jadi silakan tulis jawaban lain. Semakin banyak, lebih meriah. Saya belum menikah dengan opsi apa yang saya sarankan di sini. ;)
TildalWave

4

Selain itu, Mars memiliki atmosfer yang jauh lebih besar yang terdiri dari ~ 95% CO2 (yang merupakan salah satu poin utama yang dibuat Zubrin), sedangkan atmosfer bulan tidak ada artinya jika dibandingkan. Mengapa ini penting? Dikombinasikan dengan pasokan Hidrogen yang akan dibawa, Anda dapat menggabungkan CO2 dengan H2 untuk menghasilkan metana (CH4) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar roket; air juga bisa diproduksi. Lihat reaksi Sabatier .

Dalam "Kasus untuk mars" juga berbicara tentang kelebihan dan kekurangan sistem propelan CH4 / O2 dan CO / O2, yang pertama adalah alternatif yang lebih baik jika hidrogen tersedia. Juga, ketika berbicara tentang pemukiman, eksplorasi adalah fungsi yang sangat penting. Bahan bakar untuk kendaraan juga dapat disuplai melalui penggunaan CO2 atmosfer di Mars.

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.