Aukstākās vietas uz Zemes un tās tuvumā nestāv tuvu mēnessgaismas temperatūrai - un ir ļoti grūti izveidot bāzi, kas spēs aizsargāt kolonistus no šādas temperatūras. Daudzu gadu desmitu laikā doma par mēness kolonizēšanu uztrauca zinātniekus un tālredzīgus cilvēkus. Televizoru ekrānos un monitoros ir parādījušies dažādi Mēness koloniju jēdzieni.
Varbūt Mēness kolonija būs nākamais loģiskais solis cilvēcei. Šis ir mūsu tuvākais zvaigzne kaimiņš, kurš atrodas apmēram 383 000 kilometru attālumā no mums, kas vienkāršo resursu atbalstu. Turklāt uz Mēness ir hēlija-3 pārpalikums, kas ir ideāla degviela kodoltermiskajiem reaktoriem, un uz Zemes to ir ļoti maz.
Pastāvīgās Mēness kolonijas ceļu teorētiski ieskicēja dažādas kosmosa programmas. Ķīna ir izteikusi interesi par bāzes atrašanu mēness tālākajā pusē. 2015. gada oktobrī kļuva zināms, ka Eiropas Kosmosa aģentūra un Roscosmos plāno vairākas misijas uz Mēnesi, lai novērtētu pastāvīgo apmetņu izvietošanas iespējas.
Neskatoties uz to, mūsu satelītam ir vairākas problēmas. Mēness veic vienu apgriezienu 28 Zemes dienās, un Mēness nakts ilgst 354 stundas - vairāk nekā 14 Zemes dienas. Ilgs nakts cikls nozīmē ievērojamu temperatūras pazemināšanos. Temperatūra ekvatorā svārstās no 116 grādiem pēc Celsija dienas laikā līdz -173 grādiem naktī.
Mēness gaismās naktis būs īsākas, ja bāze atrodas ziemeļu vai dienvidu pole. “Ir daudz iemeslu, lai izveidotu šādu bāzi pie stabiem, taču papildus saules starojuma stundām ir jāņem vērā arī citi faktori,” saka Edmond Trollope, Telespazio VEGA Deutschland kosmosa operāciju inženieris. Tāpat kā uz Zemes, tas var būt ļoti auksts pie poliem.
Pie Mēness poliem Saule pārvietosies gar horizontu, nevis pāri debesīm, tāpēc jums būs jāveido sānu paneļi (sienu formā), kas sarežģīs būvniecību. Liela līdzena pamatne pie ekvatora savāktu daudz siltuma, bet, lai nokļūtu siltumā pie staba, jums jābūvē uz augšu, kas nav viegli. “Ar saprātīgu atrašanās vietu temperatūras atšķirības var viegli kontrolēt,” saka Volkers Meivalds, Vācijas DLR Aviācijas un kosmosa centra zinātnieks.
Reklāmas video:
Plašās temperatūras svārstības dienas un nakts ciklā nozīmē, ka Mēness bāzes būs jānodrošina ne tikai ar pietiekamu izolāciju no sasalšanas un karstošā karstuma, bet arī, lai tiktu galā ar termiskajām slodzēm un termisko izplešanos.
Termiskā aizsardzība
Pirmās robotizētās misijas uz Mēnesi, tāpat kā padomju Mēness misijas, bija paredzētas vienas Mēness dienas (divu Zemes nedēļu) dzīvošanai. NASA mērnieku misiju virsnieks varētu atsākt darbu nākamajā Mēness dienā. Bet nakts laikā nodarītais kaitējums komponentiem bieži neļāva iegūt zinātniskus datus.
Tā paša nosaukuma padomju kosmosa programmas Mēness rovers, kas tika veikts 60. un 70. gadu beigās, ietvēra radioaktīvās sildīšanas elementus ar ģeniālu ventilācijas sistēmu, kas ļāva transporta līdzekļiem dzīvot līdz 11 mēnešiem. Mēness rovers pārziemos naktī un sāktos ar sauli, kad būs pieejama saules enerģija.
Viena no iespējām izvairīties no lielām termiskām svārstībām ir ēkas apbedīšana Mēness regolītā. Šim pulverveida materiālam, kas pārklāj Mēness virsmu, ir zema siltuma vadītspēja un augsta izturība pret saules starojumu. Tas nozīmē, ka tai ir spēcīgas izolācijas īpašības, un jo dziļāka ir kolonija, jo augstāka ir siltuma aizsardzība. Turklāt, tā kā bāze sakarst un mēness siltums atmosfēras trūkuma dēļ ir slikti pārnests, tas samazinās turpmāku termisko stresu.
Tomēr, lai arī ideja par kolonijas “apbedīšanu” tika pieņemta veiksmīgi, praksē tas būs neticami grūts uzdevums. “Es vēl neesmu redzējis projektu, kas varētu to risināt,” saka Volkers. "Tie, domājams, ir robotizēti transportlīdzekļi, kurus var vadīt no attāluma."
Iegult vai segt?
Vēl viena metode, ar kuras palīdzību bija iespējams sasniegt vēlamo rezultātu, ir pašā zemē. Penetratori, kas trieciena laikā var iekļūt virsmā, jau ir ierosināti (bet mazākā mērogā) vairākām Mēness misijām, piemēram, Japānas Lunar-A un Lielbritānijas MoonLite (projekts pašlaik kavējas, lai arī iespiešanās nosēšanās ideja bija tik pārliecinoša, ka ESA nolēma izmantot mehānismam ātrai paraugu nogādāšanai analīzei no planētas vai mēness virsmas un pazemes). Šīs koncepcijas priekšrocība ir tāda, ka pamatne ir aprakta uz trieciena, kas nozīmē, ka pirms tās aizsargāšanas tā tiks pakļauta relatīvi mēreniem termiskajiem apstākļiem.
Tomēr joprojām būs problēma ar enerģijas piegādi, jo tipisks izplatības projekts piedāvā tikai ļoti ierobežotas saules enerģijas iespējas. Pastāv arī problēmas, kas saistītas ar lielu sadursmes paātrinājumu un lielu precizitāti, kas nepieciešama vadībai. “Sadursmes spēku, kas nepieciešams konstrukcijas apbedīšanai, būs ļoti grūti saskaņot ar nepieciešamajām apkalpotās pamatnes funkcijām,” saka Trollope.
Alternatīva tam būtu Mēness regolīta ieliešana kolonijas virspusē, iespējams, izmantojot tādas mašīnas kā hidrauliskie ekskavatori. Bet, lai to izdarītu efektīvi, ir jāstrādā ātri.
Ja Mēness regolītu nevar izliet virs kolonijas, tad virs tā var izvietot daudzslāņu izolācijas (MLI) cepuri, kas novērsīs siltuma izkliedi. MLI siltumizolācijas materiāli tiek plaši izmantoti kosmosa kuģos, aizsargājot tos no kosmosa aukstuma.
Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tā ļauj izmantot saules masīvus enerģijas savākšanai un uzglabāšanai divu nedēļu Mēness dienā. Bet, ja nav savākts pietiekami daudz enerģijas, būs jāapsver alternatīvas enerģijas ražošanas metodes.
Termoelektriskie ģeneratori varētu nodrošināt koloniju ar enerģiju nakts cikla laikā: lai arī to efektivitāte ir maza, tiem tomēr nav problēmu ar apkopi, jo tiem nav kustīgu daļu. Radioizotopu termoelektriskie ģeneratori (RTG) piedāvā lielu efektivitāti, un tiem ir ļoti kompakts degvielas avots. Bet pamatne būs jānosargā no starojuma, vienlaikus ļaujot tai nodot siltumu. Noņemama radioaktīvo izotopu ģeneratora uzstādīšanas loģistika ir saistīta ar daudzām problēmām: riski būs visu veidu, sākot no pacelšanās no Zemes līdz nosēšanās uz Mēness, kā arī politiskas un drošības problēmas.
Varētu izmantot skaldīšanas reaktorus, taču ar tiem, ieskaitot iepriekš uzskaitītos, būs vēl lielākas problēmas.
Un, ja tiek izstrādāti kodolreaktori, tos var izmantot arī uz Mēness, ņemot vērā hēlija-3 pārpalikumu. Baterijas - piemēram, litija jonu akumulatori - arī var noderēt, ja divu nedēļu nakts ciklā tiek ģenerēts pietiekams daudzums saules enerģijas.
Ir ideja nakts cikla laikā staciju piegādāt uz virsmas, izmantojot orbītā esošu satelītu, kas pārraidīs enerģiju caur mikroviļņiem vai lāzeru. Šī ideja tika izpētīta pirms 10 gadiem. Pētījumā tika atklāts, ka lielai Mēness bāzei, kurai nepieciešami simtiem kilovatu enerģijas, ko no orbītas piegādā ar 50 kilovattu lāzeru, retranslācijas (antenas tips, kas elektromagnētisko enerģiju pārvērš tiešā elektriskā strāvā) diametrā būs 400 metri, bet satelītā - 5 kvadrātmetri. kilometri saules paneļu. Starptautiskā kosmosa stacija ir aptuveni 3,3 kv. km saules paneļu.
Neskatoties uz ievērojamām grūtībām kolonijas izveidē, kurai būs jāiztur bargais nakts Mēness cikls, tās nav nepārvaramas. Ar pareizu termisko aizsardzību un pareizu enerģijas ražošanas sistēmu garu divu nedēļu naktī nākamajos divdesmit gados mums varētu būt Mēness kolonija. Un tad mēs varam pagriezt savu skatienu tālāk.