ΤΙ ΕΊΝΑΙ ΤΟ MINING MINING;

Send

Από τότε που ξεκινήσαμε να στέλνουμε πλήρεις αποστολές στη Σελήνη, οι άνθρωποι ονειρεύονται την ημέρα που θα την αποικίσουμε κάποια μέρα. Φανταστείτε, έναν οικισμό στην σεληνιακή επιφάνεια, όπου ο καθένας αισθάνεται συνεχώς μόνο περίπου 15% τόσο βαρύς όσο κι εδώ στη Γη. Και στον ελεύθερο χρόνο τους, οι άποικοι μπορούν να κάνουν κάθε είδους δροσερό ερευνητικό ταξίδι σε όλη την επιφάνεια σε σεληνιακά ροβερ. Πρέπει να παραδεχτώ, ακούγεται διασκεδαστικό!

Πιο πρόσφατα, έχει προταθεί η ιδέα της αναζήτησης και εξόρυξης στη Σελήνη. Αυτό οφείλεται εν μέρει στην ανανεωμένη εξερεύνηση του διαστήματος, αλλά και στην άνοδο των ιδιωτικών αεροδιαστημικών εταιρειών και του κλάδου NewSpace. Με αποστολές στο πρόγραμμα της Σελήνης για τα επόμενα χρόνια και δεκαετίες, φαίνεται λογικό να σκεφτόμαστε πώς θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε εξόρυξη και άλλες βιομηχανίες εκεί;

Προτεινόμενες μέθοδοι:

Έχουν γίνει πολλές προτάσεις για την καθιέρωση μεταλλευτικών επιχειρήσεων στη Σελήνη. αρχικά από διαστημικές υπηρεσίες όπως η NASA, αλλά πιο πρόσφατα από ιδιωτικά συμφέροντα. Πολλές από τις πρώτες προτάσεις πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950, ως απάντηση στον Διαστημικό Αγώνα, ο οποίος είδε μια σεληνιακή αποικία ως λογικό αποτέλεσμα της σεληνιακής εξερεύνησης.

Για παράδειγμα, το 1954 ο Arthur C. Clarke πρότεινε μια σεληνιακή βάση όπου οι φουσκωτές μονάδες καλύφθηκαν σε σεληνιακή σκόνη για μόνωση και οι επικοινωνίες παρέχονται από έναν φουσκωτό ραδιόφωνο. Και το 1959, ο John S. Rinehart - διευθυντής του Εργαλείου Έρευνας Μεταλλείων στη Σχολή Ορυχείων του Κολοράντο - πρότεινε μια σωληνοειδή βάση που θα «επιπλέει» σε όλη την επιφάνεια.

Από τότε, η NASA, ο Στρατός των ΗΠΑ και η Πολεμική Αεροπορία, καθώς και άλλες διαστημικές υπηρεσίες έχουν εκδώσει προτάσεις για τη δημιουργία ενός σεληνιακού διακανονισμού. Σε όλες τις περιπτώσεις, αυτά τα σχέδια περιείχαν δικαιώματα για τη χρήση πόρων για να καταστήσουν τη βάση όσο το δυνατόν πιο αυτάρκη. Ωστόσο, αυτά τα σχέδια προηγήθηκαν του προγράμματος Apollo και εγκαταλείφθηκαν σε μεγάλο βαθμό μετά το πέρας του. Μόνο τις τελευταίες δεκαετίες υποβλήθηκαν για άλλη μια φορά λεπτομερείς προτάσεις.

Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της κυβέρνησης Μπους (2001-2009), η NASA ανέλαβε τη δυνατότητα δημιουργίας ενός «σεληνιακού φυλακίου». Σύμφωνα με το όραμά τους για την εξερεύνηση του διαστήματος (2004), το σχέδιο ζήτησε την κατασκευή βάσης στη Σελήνη μεταξύ 2019 και 2024. Μία από τις βασικές πτυχές αυτού του σχεδίου ήταν η χρήση τεχνικών ISRU για την παραγωγή οξυγόνου από τον γύρω regolith.

Αυτά τα σχέδια ακυρώθηκαν από την κυβέρνηση Ομπάμα και αντικαταστάθηκαν με σχέδιο για αποστολή Mars Direct (γνωστό ως «Ταξίδι στον Άρη» της NASA). Ωστόσο, κατά τη διάρκεια ενός εργαστηρίου το 2014, εκπρόσωποι της NASA συναντήθηκαν με τον γενετιστή του Χάρβαρντ Τζορτζ Εκκλησία, τον Πέτρο Διαμαντή από το X Prize Foundation και άλλους εμπειρογνώμονες για να συζητήσουν επιλογές χαμηλού κόστους για την επιστροφή στη Σελήνη.

Οι εργασίες του εργαστηρίου, οι οποίες δημοσιεύθηκαν σε ένα ειδικό τεύχος του Νέος χώρος, περιγράψτε πώς θα μπορούσε να κατασκευαστεί ένας οικισμός στη Σελήνη έως το 2022 με μόλις 10 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Σύμφωνα με τα έγγραφά τους, μια βάση χαμηλού κόστους θα ήταν δυνατή χάρη στην ανάπτυξη της επιχείρησης εκτόξευσης στο διάστημα, την εμφάνιση της βιομηχανίας NewSpace, την εκτύπωση 3D, τα αυτόνομα ρομπότ και άλλες πρόσφατα αναπτυγμένες τεχνολογίες.

Τον Δεκέμβριο του 2015, πραγματοποιήθηκε στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογίας του Διαστήματος ένα διεθνές συμπόσιο με τίτλο «Φεγγάρι 2020-2030 - Μια νέα εποχή συντονισμένης ανθρώπινης και ρομποτικής εξερεύνησης». Εκείνη την εποχή, ο νέος Γενικός Διευθυντής του ESA (Jan Woerner) διατύπωσε την επιθυμία του οργανισμού να δημιουργήσει μια διεθνή σεληνιακή βάση με τη χρήση ρομποτικών εργαζομένων, τρισδιάστατων τεχνικών εκτύπωσης και επί τόπου αξιοποίησης πόρων.

Το 2010, η NASA δημιούργησε τον Διαγωνισμό Ρομποτικής Εξόρυξης, έναν ετήσιο διαγωνισμό βασισμένο σε κίνητρα, όπου οι φοιτητές πανεπιστημίου σχεδιάζουν και κατασκευάζουν ρομπότ για να περιηγηθούν σε ένα προσομοιωμένο περιβάλλον του Άρη. Μία από τις πιο σημαντικές πτυχές του διαγωνισμού είναι η δημιουργία ρομπότ που μπορούν να βασίζονται στο ISRU για να μετατρέψουν τους τοπικούς πόρους σε χρησιμοποιήσιμα υλικά. Οι εφαρμογές που παράγονται είναι επίσης πιθανό να είναι χρήσιμες σε μελλοντικές σεληνιακές αποστολές.

Άλλες διαστημικές υπηρεσίες έχουν επίσης σχέδια για σεληνιακές βάσεις τις επόμενες δεκαετίες. Η ρωσική διαστημική υπηρεσία (Roscosmos) έχει εκδώσει σχέδια για την κατασκευή σεληνιακής βάσης έως το 2020 και η Εθνική Υπηρεσία Διαστήματος της Κίνας (CNSA) πρότεινε να κατασκευαστεί μια τέτοια βάση σε παρόμοιο χρονικό πλαίσιο, χάρη στην επιτυχία του προγράμματος Chang'e.

Και η βιομηχανία του NewSpace έχει επίσης παρουσιάσει μερικές ενδιαφέρουσες προτάσεις αργά. Το 2010, μια ομάδα επιχειρηματιών της Silicon Valley συγκεντρώθηκε για τη δημιουργία του Moon Express, μιας ιδιωτικής εταιρείας που σχεδιάζει να προσφέρει εμπορικές υπηρεσίες σεληνιακής ρομποτικής μεταφοράς και δεδομένων, καθώς και τον μακροπρόθεσμο στόχο της εξόρυξης της Σελήνης. Τον Δεκέμβριο του 2015, έγιναν η πρώτη εταιρεία που ανταγωνίστηκε για το Lunar X Prize που δημιούργησε και δοκιμάζει ένα ρομποτικό lander - το MX-1.

Το 2010, το Arkyd Astronautics (μετονομάστηκε Planetary Resources το 2012) ξεκίνησε με σκοπό την ανάπτυξη και ανάπτυξη τεχνολογιών για εξόρυξη αστεροειδών. Το 2013, η Deep Space Industries δημιουργήθηκε με γνώμονα τον ίδιο σκοπό. Αν και αυτές οι εταιρείες επικεντρώνονται κυρίως σε αστεροειδείς, η έκκληση είναι σχεδόν ίδια με τη σεληνιακή εξόρυξη - η οποία επεκτείνει τη βάση πόρων της ανθρωπότητας πέρα από τη Γη.

Πόροι:

Με βάση τη μελέτη των σεληνιακών πετρωμάτων, τα οποία επανήλθαν στις αποστολές του Απόλλωνα, οι επιστήμονες έμαθαν ότι η σεληνιακή επιφάνεια είναι πλούσια σε ορυκτά. Η συνολική τους σύνθεση εξαρτάται από το εάν οι βράχοι προέρχονταν από σεληνιακή μαριά (μεγάλες, σκοτεινές, βασαλτικές πεδιάδες που σχηματίστηκαν από σεληνιακές εκρήξεις) ή από τα σεληνιακά υψίπεδα.

Βράχοι που λαμβάνονται από σεληνιακή μαριά έδειξαν μεγάλα ίχνη μετάλλων, με 14,9% αλουμίνα (Al2O³), 11,8% οξείδιο του ασβεστίου (ασβέστη), 14,1% οξείδιο του σιδήρου, 9,2% μαγνησία (MgO), 3,9% διοξείδιο του τιτανίου (TiO2) και 0,6% νάτριο οξείδιο (Na2O). Αυτά που λαμβάνονται από τα σεληνιακά υψίπεδα είναι παρόμοια στη σύνθεση, με 24,0% αλουμίνα, 15,9% ασβέστη, 5,9% οξείδιο του σιδήρου, 7,5% μαγνησία, και 0,6% διοξείδιο τιτανίου και οξείδιο του νατρίου.

Αυτές οι ίδιες μελέτες έχουν δείξει ότι οι σεληνιακοί βράχοι περιέχουν μεγάλες ποσότητες οξυγόνου, κυρίως με τη μορφή οξειδωμένων ορυκτών. Έχουν διεξαχθεί πειράματα που έχουν δείξει πώς αυτό το οξυγόνο θα μπορούσε να εξαχθεί για να παρέχει στους αστροναύτες αναπνεύσιμο αέρα και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή νερού και ακόμη και πυραύλων.

Η Σελήνη έχει επίσης συγκεντρώσεις σπάνιων γαιών (REM), οι οποίες είναι ελκυστικές για δύο λόγους. Από τη μία πλευρά, τα REM γίνονται όλο και πιο σημαντικά για την παγκόσμια οικονομία, καθώς χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικές συσκευές. Από την άλλη πλευρά, το 90% των τρεχόντων αποθεματικών REM ελέγχονται από την Κίνα. οπότε η σταθερή πρόσβαση σε μια εξωτερική πηγή θεωρείται από ορισμένους ως θέμα εθνικής ασφάλειας.

Ομοίως, η Σελήνη έχει σημαντικές ποσότητες νερού που περιέχονται στο σεληνιακό regolith και στις μόνιμα σκιασμένες περιοχές στις βόρειες και νότιες πολικές περιοχές. Αυτό το νερό θα ήταν επίσης πολύτιμο ως πηγή καυσίμων πυραύλων, για να μην αναφέρουμε πόσιμο νερό για αστροναύτες.

Επιπλέον, οι σεληνιακοί βράχοι αποκάλυψαν ότι το εσωτερικό της Σελήνης μπορεί επίσης να περιέχει σημαντικές πηγές νερού. Και από δείγματα σεληνιακού εδάφους, υπολογίζεται ότι το προσροφημένο νερό θα μπορούσε να υπάρχει σε συγκεντρώσεις ίχνους από 10 έως 1000 μέρη ανά εκατομμύριο. Αρχικά, ήταν όμως ότι οι συγκεντρώσεις νερού μέσα στα βράχια του φεγγαριού ήταν αποτέλεσμα μόλυνσης.

Αλλά από τότε, πολλές αποστολές δεν βρήκαν μόνο δείγματα νερού στην σεληνιακή επιφάνεια, αλλά αποκάλυψαν στοιχεία από πού προήλθε. Το πρώτο ήταν της Ινδίας Chandrayaan-1 αποστολή, η οποία έστειλε ένα κρουστικό εκκρεμές στην σεληνιακή επιφάνεια στις 18 Νοεμβρίου 2008. Κατά την κατάβαση των 25 λεπτών, ο Altitudinal Composition Explorer (CHACE) του ανιχνευτή κρούσης βρήκε στοιχεία από το νερό στη λεπτή ατμόσφαιρα της Σελήνης.

Τον Μάρτιο του 2010, το Mini-RF όργανο εν πλω Chandrayaan-1 ανακάλυψε περισσότερους από 40 μόνιμα σκοτεινούς κρατήρες κοντά στο βόρειο πόλο της Σελήνης που υποτίθεται ότι περιέχει έως και 600 εκατομμύρια μετρικούς τόνους (661,387 εκατομμύρια τόνους) νερού-πάγου.

Τον Νοέμβριο του 2009, ο διαστημικός ανιχνευτής της NASA LCROSS έκανε παρόμοια ευρήματα γύρω από τη νότια πολική περιοχή, ως κρουστικό εκκρεμές που έστειλε στην επιφάνεια κλωτσώντας υλικό που φαίνεται να περιέχει κρυσταλλικό νερό. Το 2012, έρευνες που διενήργησε η Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) αποκάλυψαν ότι ο πάγος αποτελεί έως και το 22% του υλικού στο πάτωμα του κρατήρα Shakleton (που βρίσκεται στη νότια πολική περιοχή).

Έχει θεωρηθεί ότι όλο αυτό το νερό παραδόθηκε με συνδυασμό μηχανισμών. Πρώτον, ο τακτικός βομβαρδισμός από κομήτες που φέρουν νερό, αστεροειδείς και μετεωροειδή σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες θα μπορούσε να είχε καταθέσει μεγάλο μέρος του. Έχει επίσης υποστηριχθεί ότι παράγεται τοπικά από τα ιόντα υδρογόνου του ηλιακού ανέμου που συνδυάζονται με ορυκτά που φέρουν οξυγόνο.

Αλλά ίσως το πιο πολύτιμο εμπόρευμα στην επιφάνεια της Σελήνης μπορεί να είναι το ήλιο-3. Το ήλιο-3 είναι ένα άτομο που εκπέμπεται από τον Ήλιο σε τεράστιες ποσότητες και είναι ένα υποπροϊόν των αντιδράσεων σύντηξης που λαμβάνουν χώρα μέσα. Αν και υπάρχει λίγη ζήτηση για ήλιο-3 σήμερα, οι φυσικοί πιστεύουν ότι θα χρησιμεύσουν ως το ιδανικό καύσιμο για αντιδραστήρες σύντηξης.

Ο ηλιακός άνεμος του Ήλιου μεταφέρει το ήλιο-3 μακριά από τον Ήλιο και βγαίνει στο διάστημα - τελικά έξω από το Ηλιακό Σύστημα εντελώς. Αλλά τα σωματίδια ηλίου-3 μπορούν να συντρίψουν αντικείμενα που παρεμποδίζουν, όπως η Σελήνη. Οι επιστήμονες δεν κατάφεραν να βρουν πηγές ηλίου-3 εδώ στη Γη, αλλά φαίνεται ότι βρίσκεται στη Σελήνη σε τεράστιες ποσότητες.

Οφέλη:

Από εμπορική και επιστημονική άποψη, υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους η εξόρυξη της Σελήνης θα ήταν επωφελής για την ανθρωπότητα. Για αρχάριους, θα ήταν απολύτως απαραίτητο για κάθε σχέδιο κατασκευής ενός οικισμού στη Σελήνη, καθώς η επιτόπια χρήση πόρων (ISRU) θα ήταν πολύ πιο οικονομική από ό, τι η μεταφορά υλικών από τη Γη.

Επίσης, προβλέπεται ότι οι προτεινόμενες προσπάθειες εξερεύνησης του διαστήματος για τον 21ο αιώνα θα απαιτήσουν μεγάλες ποσότητες υλικού. Αυτό που εξορύσσεται στη Σελήνη θα εκτοξευτεί στο διάστημα με ένα μέρος του κόστους αυτού που εξορύσσεται εδώ στη Γη, λόγω της πολύ χαμηλότερης βαρύτητας και της ταχύτητας διαφυγής της Σελήνης.

Επιπλέον, η Σελήνη έχει μια αφθονία πρώτων υλών στις οποίες βασίζεται η ανθρωπότητα. Όπως και η Γη, αποτελείται από πυριτικά πετρώματα και μέταλλα που διαφοροποιούνται μεταξύ γεωχημικά διακριτών στρωμάτων. Αυτά αποτελούνται από έναν πλούσιο σε σίδηρο εσωτερικό πυρήνα και έναν πλούσιο σε σίδηρο ρευστό εξωτερικό πυρήνα, ένα μερικώς λειωμένο οριακό στρώμα, και ένα στερεό μανδύα και κρούστα.

Επιπλέον, έχει αναγνωριστεί εδώ και αρκετό καιρό ότι μια σεληνιακή βάση - η οποία θα περιλαμβάνει λειτουργίες πόρων - θα ήταν ένα όφελος για αποστολές μακρύτερα στο Ηλιακό Σύστημα. Για αποστολές που κατευθύνονται στον Άρη τις επόμενες δεκαετίες, το εξωτερικό ηλιακό σύστημα, ή ακόμα και την Αφροδίτη και τον Ερμή, η ικανότητα να ανανεωθεί από ένα σεληνιακό φυλάκιο θα μείωνε δραστικά το κόστος των μεμονωμένων αποστολών.

Προκλήσεις:

Φυσικά, η προοπτική δημιουργίας μεταλλευτικών συμφερόντων στη Σελήνη παρουσιάζει επίσης μερικές σοβαρές προκλήσεις. Για παράδειγμα, οποιαδήποτε βάση στη Σελήνη θα πρέπει να προστατεύεται από τις επιφανειακές θερμοκρασίες, οι οποίες κυμαίνονται από πολύ χαμηλές έως υψηλές - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) έως 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) - στον ισημερινό και κατά μέσο όρο 150 K (-123,15 ° C, -189,67 ° F) στις πολικές περιοχές.

Η έκθεση σε ακτινοβολία είναι επίσης ένα ζήτημα. Λόγω της εξαιρετικά λεπτής ατμόσφαιρας και της έλλειψης μαγνητικού πεδίου, η σεληνιακή επιφάνεια βιώνει μισή ποσότητα ακτινοβολίας από ένα αντικείμενο στον διαπλανητικό χώρο. Αυτό σημαίνει ότι οι αστροναύτες και / ή οι σεληνιακοί εργαζόμενοι διατρέχουν υψηλό κίνδυνο έκθεσης σε κοσμικές ακτίνες, πρωτόνια από τον ηλιακό άνεμο και την ακτινοβολία που προκαλείται από ηλιακές εκλάμψεις.

Στη συνέχεια, υπάρχει η σκόνη της Σελήνης, η οποία είναι μια εξαιρετικά λειαντική υαλώδης ουσία που έχει σχηματιστεί από δισεκατομμύρια χρόνια μικρομετεωριτών κρούσεις στην επιφάνεια. Λόγω της απουσίας των καιρικών συνθηκών και της διάβρωσης, η σκόνη της Σελήνης είναι αβάσιμη και μπορεί να καταστρέψει τα μηχανήματα και αποτελεί κίνδυνο για την υγεία. Το χειρότερο από όλα, κολλάει σε ό, τι αγγίζει και ήταν μια μεγάλη ενόχληση για τα πληρώματα του Απόλλωνα!

Και ενώ η χαμηλότερη βαρύτητα είναι ελκυστική όσον αφορά τις εκτοξεύσεις, δεν είναι σαφές ποιες θα είναι οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην υγεία για τον άνθρωπο. Όπως έχει δείξει επανειλημμένη έρευνα, η έκθεση σε μηδενική βαρύτητα κατά τη διάρκεια των μηνών προκαλεί μυϊκό εκφυλισμό και απώλεια οστικής πυκνότητας, καθώς και μειωμένη λειτουργία των οργάνων και καταθλιπτικό ανοσοποιητικό σύστημα.

Επιπλέον, υπάρχουν τα πιθανά νομικά εμπόδια που μπορεί να παρουσιάσει η σεληνιακή εξόρυξη. Αυτό οφείλεται στη «Συνθήκη για τις αρχές που διέπουν τις δραστηριότητες των κρατών στην εξερεύνηση και τη χρήση του διαστήματος, συμπεριλαμβανομένης της Σελήνης και άλλων ουράνιων σωμάτων» - αλλιώς γνωστή ως «Συνθήκη για το διάστημα». Σύμφωνα με αυτήν τη συνθήκη, η οποία εποπτεύεται από το Γραφείο των Ηνωμένων Εθνών για το διάστημα, δεν επιτρέπεται σε κανένα έθνος να κατέχει γη στη Σελήνη.

Και ενώ έχουν υπάρξει πολλές εικασίες για ένα «παραθυράκι» που δεν απαγορεύει ρητά την ιδιωτική ιδιοκτησία, δεν υπάρχει νομική συναίνεση για αυτό. Ως εκ τούτου, καθώς η σεληνιακή αναζήτηση και η εξόρυξη καθίστανται περισσότερο πιθανές, θα πρέπει να επεξεργαστεί ένα νομικό πλαίσιο που να διασφαλίζει ότι όλα είναι πάνω και πάνω.

Αν και μπορεί να είναι πολύ μακριά, δεν είναι παράλογο να πιστεύουμε ότι κάποια μέρα θα μπορούσαμε να εξορύξουμε τη Σελήνη. Και με τον πλούσιο εφοδιασμό με μέταλλα (που περιλαμβάνει REM) να γίνονται μέρος της οικονομίας μας, θα μπορούσαμε να κοιτάξουμε ένα μέλλον που χαρακτηρίζεται από μετά την έλλειψη!

Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με την εξόρυξη της Σελήνης και τον αποικισμό εδώ στο Space Magazine. Εδώ είναι ποιοι ήταν οι πρώτοι άντρες στη Σελήνη ;, Ποιες ήταν οι πρώτες σεληνιακές προσγειώσεις ;, Πόσοι άνθρωποι έχουν περπατήσει στη Σελήνη ;, Μπορείτε να αγοράσετε γη στη Σελήνη; Το φεγγάρι ή ένας αστεροειδής;

Για περισσότερες πληροφορίες, φροντίστε να δείτε αυτό το infographic στο Moon Mining από το Jet Propulsion Laboratory της NASA.

Το Astronomy Cast έχει επίσης μερικά ενδιαφέροντα επεισόδια στο θέμα. Ακούστε εδώ - Επεισόδιο 17: Από πού προήλθε η Σελήνη; και επεισόδιο 113: Η Σελήνη - Μέρος Ι.

Πηγές: