Достаточно ли воды на Луне, чтобы план поселения Роберта Зубрина заработал?

В книге Роберта Зубрина «Дело о Марсе» он описывает план заселения Марса путем (среди прочего) поиска воды и использования электролиза для расщепления воды на водород и кислород. Это обеспечивает топливо для транспортных средств и воздух для дыхания экипажа. Может ли подобный план сработать, чтобы устроить луну? Достаточно ли ресурсов на Луне, чтобы поселение было самоокупаемым? Достаточно ли воды на Луне, чтобы это было жизнеспособным?

Самодостаточность - это невероятно широкий термин. Мы могли бы утверждать, что да, на Луне есть вода, и что да, есть жизнеспособные способы производства необходимого электричества самодостаточными способами, но реальный вопрос заключается в том, есть ли на Луне районы, которые были бы жизнеспособными для в то же время.

Видите ли, наиболее вероятное место, где поверхностная или подповерхностная вода могла бы существовать на Луне и подходить для массового извлечения, это ее полярные, постоянно темные области. Действительно, космический аппарат ISRO (Индийская организация космических исследований) Chandrayaan-1 обнаружил доказательства того, что вода заблокирована в поверхностных минералах лунного реголита в южной полярной области Луны, вода, которая, вероятно, происходит из-за ударов астероидов и комет, погружает ее вглубь лунного ядра и выделяет как магматическая вода ближе к поверхности. Любая вода в свободной форме в других областях Луны, которые подвергаются воздействию солнечного света и солнечного излучения, будет сублимироваться до ее газообразной формы, и при ионизации теряют атомы водорода, поэтому атомы водорода и кислорода все еще могут присутствовать в некоторой степени, встроенные в поверхность. пластовые минералы, добыча там, вероятно, будет слишком сложной.

Но, где бы вы ни находили источник воды, вам все равно потребуется большое количество электричества для питания вашей экстракционной установки, а затем использовать электролиз для разделения молекулярной воды на составляющие ее атомы и сжатия ее в криогенных условиях до двухатомных жидкостей, которые подходит в качестве компонентов ракетного топлива, двухатомного жидкого кислорода (или LOX) в качестве окислителя и вдвое больше молекулярного количества двухатомного жидкого водорода (или LH2) по сравнению с ракетным топливом. Проблема с электричеством состоит в том, что, если вы не привезли свое собственное и значительную часть его на себя для питания своих растений, вы, вероятно, захотите использовать его, будь то солнечная энергия, или подключитесь к встроенному в лунный реголит гелию-3 (или ³ He) и приведите в действие ваш термоядерный реактор Гелий-3 третьего поколения. Посмотрите, например, мой ответ наИсследование космоса о том, как это можно сделать.

Таким образом, главной загадкой для эксплуатации лунных ресурсов на данный момент остается поиск достаточных и жизнеспособных минеральных ресурсов воды, где есть также самостоятельные способы производства требуемой электроэнергии. Один из вариантов, который я могу придумать, - это остановиться на наиболее подверженном солнечному экватору лунном экваторе и извлечь изотопы водорода из дейтерия и трития, а также гелий-3 из лунного реголита, все они внедрены туда из корональных массовых выбросов (CME). Необходимый кислород может быть получен путем дробления окисленных минералов и обеспечения их потоотделения с присутствием изотопов водорода в ионизированной воде, а гелий-3 можно использовать, как упоминалось ранее, для поддержания реакции синтеза, производящей необходимое электричество для последующего расщепления молекул воды на составляющие ее атомы. водорода и кислорода электролизом.

Какая часть этих изотопов водорода и гелия в действительности находится в лунном реголите и как долго эти отложения сохраняются в нем, возможно, оставаясь там в течение, по крайней мере, некоторого времени из-за статического заряда реголита, поскольку он подвергается бомбардировке солнечным излучением, это, однако, совершенно другой вопрос, на который мы пока не можем ответить. Изучение лунной экзосферы и пылевой среды - единственная цель LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), которую мы только что запустили там. Примерно через год мы узнаем, сможет ли он предоставить убедительные научные доказательства для этих теорий, которые я только что упомянул.

Кроме того, Марс имеет гораздо более существенную атмосферу, состоящую из ~ 95% СО2 (что является одним из основных моментов, которые делает Зубрин), тогда как атмосфера Луны бледнеет по сравнению. Почему это важно? В сочетании с подачей водорода, который будет приноситься с собой, вы можете объединить CO2 с H2 для производства метана (CH4), который можно использовать в качестве ракетного топлива; вода также может быть произведена. Смотрите реакцию Сабатье .

На странице 60 в статье «Дело о Марсе» также говорится о достоинствах и недостатках топливных систем CH4 / O2 и CO / O2, первая из них действительно является лучшей альтернативой, если бы был доступен водород. Кроме того, когда речь идет о поселениях, разведка является важной функцией. Топливо для транспортных средств также может поставляться с использованием марсианского атмосферного CO2.