Månearbejdere var særlig jublende i denne uge, da forskere sagde, at de havde fundet overbevisende beviser for vandis på månens overflade. Der er meget mere is der, end vi troede, og nu ved vi nøjagtigt, hvor den ligger. Dette kan i høj grad forenkle fremtidig vandudvinding.
Længe før denne opdagelse forsøgte forskere at finde noget vand, der måtte gemme sig på månens overflade. Det er en ressource, der vil være utrolig værdifuld for fremtidige langsigtede missioner til Månen, da vand er vigtigt for livet her på Jorden. Det kan genbruges i månens habitat eller bruges til at drikke eller bade. Med sin hjælp ville det også være muligt at dyrke de planter, der er nødvendige for at fodre fremtidige månebeboere.
Måske er den største og mest øjeblikkelige anvendelse af månevand i raketbrændstof. Hovedkomponenterne i vand - hydrogen og ilt - er to af de vigtigste materialer, der anvendes i raketbrændstof. Og hvis du laver raketbrændstof fra vand på Månen, ville det være dejligt at spare penge på ambitiøse missioner i rummet. Indtil videre skal raketter, der forlader Jorden, medbringe alt det brændstof, de har brug for. Men ved hjælp af måneis kunne raketter tanke op i rummet og nå længere steder for færre penge.
Er vand bedre end olie?
”Ideen er at skabe en slags forsyningskæde uden for jorden for bestemte produkter - især for vand som brændstof - for at gøre det meget lettere at flytte fra et legeme til et andet i rummet,” siger Julie Brisset. Stipendiat, Florida Space Institute.
At levere noget i rummet er altid dyrt. Hvis du vil have din satellit til at undslippe jordens tyngdekraft, har du brug for en masse brændstof for at få den i kredsløb. Faktisk kommer det meste af den vægt, som en raket bærer ved udsendelse, fra brændstof. Og jo dybere ud i rummet, jo mere brændstof har du brug for. Mere energi er nødvendig for at bryde væk fra planetens tyngdekraft. Derfor bliver missioner til det dybe rum mere og mere dyre, fordi der er brug for en stor raket, og der er brug for meget brændstof.
Men hvad hvis du i stedet for at tage brændstof på jorden kunne fylde tanken med brændstof, der allerede er i rummet? Derefter ville missioner til det dybe rum blive så verdslige som at rejse fra en by til en anden. "Forestil dig, at du var nødt til at forlade Denver, og der ikke var nogen tankstationer på vej, og at du måtte bære gas hele vejen til New York," siger George Sowers, professor ved Colorado School of Mines og tidligere vicepræsident for United Launch. Alliance.”Du får bestemt ikke alt dette i bilen. Vi bliver nødt til at tage en trailer. " Dette er grunden til, at ideen om månens udvikling er så spændende for sindet. Vand på månen kunne udvindes, brydes op i raketbrændstof og transporteres til enten kredsløb eller lav jordbane. Raketter behøver ikke at være store for at have alt brændstoffet med sig. De kunne bare lægge til ved en tankstation og tanke op til lange rejser.
Salgsfremmende video:
At transportere brændstof fra Månen til andre steder i rummet vil være meget billigere end at transportere det fra Jorden. På månen er en sjettedel af jordens tyngdekraft, hvilket betyder, at der er behov for mindre energi for at komme af overfladen. Såmænd analyserede for nylig omkostningerne ved transport af månebrændstof til forskellige steder i rummet. At levere månevand til en lav jordbane er for eksempel billigere end at sende det fra Jorden, selvom vores planet er tættere på. "Hvis du skal bruge dette brændstof i en lav jordbane, vil besparelsen være 20-30 procent, hvis du bruger månebrændstof i stedet for jordbaseret," siger Sowers.
Forskere har fantaseret om at konvertere månevand til raketbrændstof i årtier, siden der opstod bevis for månepolernes egnethed til at udvikle is. I 1994 viste en fælles undersøgelse foretaget af NASA og det amerikanske militær kaldet Clementine, at der findes vand i kratere ved månepolerne. Disse steder ser aldrig solens lys og når aldrig temperaturer over -250 grader Fahrenheit. Flere missioner til månen har siden bekræftet, at der kan være vand i området. I 2009 faldt NASA LCROSS-rumfartøjet ned i et krater ved månens sydpol for at se, hvilke materialer påvirkningen ville skubbe ud. Det blev konstateret, at udledningen var 5% vand.
Imidlertid viser en undersøgelse, der blev offentliggjort i denne uge i PNAS, at nogle områder af månen kunne nedsænkes i vand. Forskere fra University of Hawaii og Brown University analyserede data indsamlet af det indiske apparat "Chandranayan-1", som gik til månen i 2008. Ved hjælp af et af håndværksinstrumenterne kunne de kortlægge isområder på månen ved at måle vandets reflektionsevne. De scannede også disse steder i infrarødt lys og fastslog, at vandet havde form af is og ikke væske eller damp. De bekræftede ikke kun, at der er vandis på månens overflade, men at nogle områder på jorden er 20-30 procent is. Afhængigt af hvor dybt isen går under overfladen, ville det være muligt at kortlægge, hvor komponenterne til drivmidlet blev ekstraheret.
Et brændstofdepot i en lav jordbane åbner nye muligheder for missioner i rummet. For eksempel kan du bygge et rumtræk - en raket, der sidder i rummet og tanker igen og igen og tager satellitterne til den ønskede destination. Nu bruger satellitter, der sendes i høj kredsløb, fra seks måneder til et år for langsomt at stige højere ved hjælp af indbyggede motorer. I løbet af denne tid kan de ikke udføre deres arbejde og ikke medbringe penge. Men med et rumtræk, kunne satellitter indsættes i nedre kredsløb ved hjælp af små raketter og derefter bruges af rumtrækket til at få satellitterne ind i den ønskede bane på få dage. Dette ville spare satellitoperatørerne penge: de behøver ikke lancere en stor raket for at få deres last ud i rummet.og de ville have haft mere tid til at arbejde med deres ledsager.
Så ja, månevand er køligt som brændstof, men det vil ikke være let at starte minedrift. Først skal du udføre omfattende rekognoscering. Takket være PNAS-undersøgelsen har forskere i det væsentlige oprettet et kort, der viser, hvor de skal se efter de mest saftige områder af vandis ved månestængerne. Det næste trin vil være at sende landeren og månens rovere for at finde de bedste steder. Forskere ved endnu ikke, om isen er i form af slush blandet med is eller i form af faste blokke blandet med andet overflademateriale.”Vi ved, hvordan man designer ekstraktionsudstyr. Vi ved bare ikke, hvilket udstyr vi skal bruge,”siger Metzger.
En idé er at grave månens jord op med en gravemaskine, der sender materiale til en processor. Processoren adskiller isen fra jorden under opvarmningsprocessen og bryder vandet i basiske bestanddele ved hjælp af elektricitet. Noget af det resulterende brændstof bruges derefter til at starte resten af vandet fra Månen i et køretøj til brændstofdepotet.
Selvfølgelig vil alt dette være dyrt.”Det hele kommer til en omkostningsanalyse,” siger Metzger. "Er det billigere at lancere raketbrændstof fra Jorden, eller er det billigere at skyde udstyr ud i rummet en gang og derefter vedligeholde det udstyr og bruge det til kontinuerligt at skabe raketbrændstof i rummet?" Baseret på analyse foretaget af Metzger, Brissé og Sowers konkluderede de, at det ville tage ti år at investere i minedrift på Månen, før den går i fortjeneste. Men da månedrift er en risikabel forretning, vil risikovillige kapitalister måske ikke være aktivt involveret i denne forretning.
Derfor foreslår holdet, at NASA skal samfinansiere tidlig udvikling af minedrift. Således er kommercielle investorer mere tilbøjelige til at samarbejde med et velrenommeret agentur, der kan bære nogle af omkostningerne.
NASA leverer ikke en service til investorer: Rumfartsagenturet har foreslået, at der muligvis kræves op til 100 ton brændstof hvert år for at brænde rumfartøjer, der forlader månens overflade fra basen. Hvis alt dette lanceres fra Jorden, vil det kræve cirka 3,5 milliarder dollars om året. Besparelser fra oprettelsen af månebrændstof vil gøre missioner til Månen og Mars billigere. "Missioner til Mars ville være billigere, og alt hvad vi gør også uden for Jorden," siger Sowers. For eksempel vil brugen af månebrændstof til at tanke raketter reducere omkostningerne ved at flyve til månen fra Jorden med en faktor på tre, sagde Sowers. Dette er vigtigt i betragtning af at NASA er ved at gennemføre en menneskelig mission til månen igen.
Ilya Khel