Najchladnejšie miesta na Zemi a okolí nie sú blízko teploty mesačnej noci - a je veľmi ťažké vytvoriť základňu, ktorá bude schopná chrániť osadníkov pred takouto teplotou. Po mnoho desaťročí sa myšlienka kolonizácie Mesiaca obávala vedcov a ďalekozrakých ľudí. Na televíznych obrazovkách a monitoroch sa objavili rôzne koncepcie lunárnych kolónií.
Možno bude lunárna kolónia ďalším logickým krokom pre ľudstvo. Toto je náš najbližší sused v hviezdach, ktorý je od nás vzdialený asi 383 000 km, čo zjednodušuje podporu zdrojov. Okrem toho je na Mesiaci nadbytok hélia-3, ideálne palivo pre termonukleárne reaktory, ktoré sú na Zemi veľmi vzácne.
Cesta k stálej lunárnej kolónii bola teoreticky načrtnutá rôznymi vesmírnymi programami. Čína vyjadrila záujem o nájdenie základne na opačnej strane mesiaca. V októbri 2015 sa ukázalo, že Európska vesmírna agentúra a Roscosmos plánujú niekoľko misií na Mesiac s cieľom posúdiť možnosti umiestnenia stálych osád.
Náš satelit má však množstvo problémov. Mesiac robí jednu revolúciu za 28 dní Zeme a lunárna noc trvá 354 hodín - viac ako 14 dní Zeme. Dlhý nočný cyklus znamená výrazný pokles teplôt. Teploty na rovníku sa pohybujú od 116 stupňov Celzia cez deň až do -173 stupňov v noci.
Nočné mesiace budú kratšie, ak sa základňa nachádza na severnom alebo južnom póle. „Existuje veľa dôvodov na vybudovanie takejto základne na stožiaroch, ale okrem hodín slnečného žiarenia je potrebné vziať do úvahy aj ďalšie faktory,“hovorí Edmond Trollope, vesmírny technik v Telespazio VEGA Deutschland. Rovnako ako na Zemi môže byť na póloch veľmi studená.
Na lunárnych stožiaroch sa bude Slnko pohybovať po obzore, nie cez oblohu, takže budete musieť postaviť bočné panely (vo forme stien), čo komplikuje výstavbu. Veľká plochá základňa v rovníku by zhromažďovala veľké množstvo tepla, ale aby ste sa dostali k teplu na póle, musíte stavať nahor, čo nie je ľahké. „Na rozumnom mieste je možné ľahko regulovať teplotné rozdiely,“hovorí Volcker Meiwald, vedec nemeckého leteckého centra DLR.
Propagačné video:
Veľká variabilita teplôt v dennom a nočnom cykle znamená, že lunárne základy budú musieť byť vybavené nielen dostatočnou izoláciou od mrznúceho a studeného tepla, ale tiež musia čeliť tepelným stresom a tepelnej rozťažnosti.
Tepelná ochrana
Prvé robotické misie na Mesiac, rovnako ako misie Sovietskeho mesiaca, boli navrhnuté tak, aby prežili jeden lunárny deň (dva týždne Zeme). Lander misií Surveyor NASA mohol pokračovať v práci na nasledujúci lunárny deň. Poškodenie komponentov v noci však často bránilo získaniu vedeckých údajov.
Lunárne rovery sovietskeho vesmírneho programu s rovnakým názvom, ktorý sa uskutočnil na konci 60. a 70. rokov, zahŕňali prvky rádioaktívneho vykurovania s dômyselným ventilačným systémom, ktorý umožnil vozidlám žiť až 11 mesiacov. Keď sa uvoľnila slnečná energia, lunárne rovery sa v noci prezimovali a spustili so slnkom.
Jednou z možností, ako sa vyhnúť vysokým tepelným výkyvom, je pochovať budovu v lunárnom regolite. Tento práškový materiál, ktorý pokrýva povrch Mesiaca, má nízku tepelnú vodivosť a vysokú odolnosť proti slnečnému žiareniu. To znamená, že má silné izolačné vlastnosti a čím hlbšia kolónia, tým vyššia je tepelná ochrana. Navyše, pretože sa základňa zahrieva a teplo na Mesiaci je kvôli nedostatku atmosféry zle prenášané, zníži sa tým ďalšie tepelné namáhanie.
Aj keď myšlienka „pochovávania“kolónie bola v zásade úspešne prijatá, v praxi to bude neuveriteľne náročná úloha. "Zatiaľ som nevidel projekt, ktorý by to zvládol," hovorí Volcker. „Majú to byť robotické stavebné vozidlá, ktoré sa dajú ovládať na diaľku.“
Vložte alebo zakryte?
Ďalší spôsob, ktorým bolo možné dosiahnuť požadovaný výsledok, je samotný základ. Penetrátory schopné preniknúť na povrch počas nárazu sa už navrhli (ale v menšom meradle) pre niekoľko lunárnych misií, ako napríklad japonský lunárny A a britský MoonLite (projekt je v súčasnosti oneskorený, hoci myšlienka pristávacej penetrácie bola presvedčivá, že ESA sa rozhodla použiť pre mechanizmus na rýchle dodanie vzoriek na analýzu z povrchu a pod povrchom planéty alebo mesiaca). Výhodou tohto konceptu je to, že základňa je pri náraze zakopaná, čo znamená, že bude vystavená relatívne miernym tepelným podmienkam predtým, ako bude chránená.
Pretrváva však problém s dodávkou energie, pretože typický projekt penetrácie ponúka iba veľmi obmedzené možnosti solárnej energie. Vyskytujú sa tiež problémy s vysokými nárazovými zrýchleniami a vysokou presnosťou vyžadovanou pre vedenie. „Kolízna sila potrebná na prehrabanie konštrukcie bude veľmi ťažké prispôsobiť sa požadovaným funkciám základne s posádkou,“hovorí Trollope.
Alternatívou by bolo naliať lunárny regolit na kolóniu, prípadne pomocou strojov, ako sú hydraulické rýpadlá. Ale aby ste to dosiahli efektívne, musíte pracovať rýchlo.
Ak sa na kolóniu nedá naliať lunárny regolit, môže sa na ňu nasadiť klobúk viacvrstvovej izolácie (MLI), ktorá zabráni rozptylu tepla. Tepelnoizolačné materiály MLI sa v kozmickej lodi bežne používajú a chránia ich pred chladom vesmíru.
Výhodou tejto metódy je to, že umožňuje použitie solárnych polí na zhromažďovanie a ukladanie energie počas dvojtýždňového lunárneho dňa. Ak sa však nezbiera dostatok energie, bude sa musieť zvážiť alternatívna metóda výroby energie.
Termoelektrické generátory môžu kolónii dodávať energiu počas nočného cyklu: hoci majú nízku účinnosť, nemajú s údržbou žiadne problémy, pretože nemajú žiadne pohyblivé časti. Rádioizotopové termoelektrické generátory (RTG) ponúkajú veľkú účinnosť a majú veľmi kompaktný zdroj paliva. Ale základňa bude musieť byť chránená pred žiarením, pričom jej umožní prenos tepla. Logistika inštalácie odnímateľného generátora rádioaktívnych izotopov je spojená s problémami: riziká budú celé, od vzletu zo Zeme po pristátie na Mesiaci, spolu s politickými a bezpečnostnými otázkami.
Štiepne reaktory by sa mohli použiť, ale budú s nimi ešte väčšie problémy vrátane tých, ktoré sú uvedené vyššie.
A ak sa vyvinú termonukleárne reaktory, môžu sa použiť aj na Mesiaci vzhľadom na prebytok hélia-3. Batérie - napríklad lítium-iónové batérie - sa môžu tiež hodiť za predpokladu, že sa v dvojtýždňovom nočnom cykle vytvorí dostatok slnečnej energie.
Existuje myšlienka poskytnúť energiu stanici na povrchu počas nočného cyklu pomocou obiehajúceho satelitu, ktorý bude prenášať energiu cez mikrovlny alebo laser. Táto myšlienka bola preskúmaná pred 10 rokmi. Štúdia zistila, že pre veľkú lunárnu základňu, ktorá si vyžaduje stovky kilowattov energie dodávanej z obežnej dráhy laserom s kapacitou 50 kilowattov, bude mať rekténa (typ antény, ktorá prevádza elektromagnetickú energiu na jednosmerný elektrický prúd) priemer na 400 metrov a na satelite - 5 metrov štvorcových. kilometrov solárnych panelov. Medzinárodná vesmírna stanica je asi 3,3 štvorcových metrov. km solárnych panelov.
Napriek významným ťažkostiam pri budovaní kolónie, ktorá bude musieť odolať tvrdému nočnému lunárnemu cyklu, nie sú neprekonateľné. So správnou tepelnou ochranou a správnym systémom výroby energie počas dlhej dvojtýždňovej noci by sme mohli mať v najbližších dvadsiatich rokoch lunárnu kolóniu. A potom môžeme obrátiť svoj pohľad ďalej.