Mặt trăng có đủ nước cho kế hoạch định cư trên sao Hỏa của Robert Zubrin không?


11

Trong cuốn "Vụ án về sao Hỏa" của Robert Zubrin, ông đã vạch ra một kế hoạch giải quyết sao Hỏa bằng cách (trong số những thứ khác) tìm nước và sử dụng điện phân để phá vỡ nước thành Hydrogen và Oxy. Điều này cung cấp nhiên liệu cho xe và không khí cho phi hành đoàn thở. Một kế hoạch tương tự có thể làm việc để giải quyết mặt trăng? Có đủ tài nguyên trên mặt trăng để một khu định cư tự túc không? Có đủ nước trên mặt trăng để điều này khả thi?


3
Có lẽ là một câu hỏi tốt hơn tại Thám hiểm không gian, nhưng điều này liên quan đến khoa học hành tinh (phân tích nước Mặt trăng) là chủ đề ở đây.
gọi là 2voyage

Tôi nghĩ rằng nó đi xuống nếu độ nghiêng trục mặt trăng ổn định. Nếu không, thì chất bay hơi trong các miệng hố cực có thể không có thời gian tích lũy lâu. Đây là một cuộc nói chuyện ngắn gần đây của Tiến sĩ Paul D. Spudis về Lunar ISRU: youtube.com/
Kẻ

Vào lúc 18 giờ 50 phút trong video tôi liên kết ở trên, Tiến sĩ Spudis nói rằng lượng nước đá ước tính trong các miệng hố cực mặt trăng là 600 triệu tấn. Đủ để cung cấp một vụ phóng tàu vũ trụ (từ Trái đất) mỗi ngày trong 2200 năm.
LocalFluff

Câu trả lời:


8

Tự túc là một thuật ngữ cực kỳ rộng. Chúng ta có thể lập luận rằng có, có nước trên Mặt trăng và có, có những cách khả thi để sản xuất điện theo cách tự bền vững, nhưng câu hỏi thực sự là, có những khu vực nào trên Mặt trăng có thể khả thi cho cả cùng lúc.

Bạn thấy đấy, nơi có khả năng nhất là nơi nước bề mặt hoặc gần mặt nước có thể tồn tại trên Mặt trăng và thích hợp để khai thác hàng loạt là vùng cực, vùng tối vĩnh viễn. Thật vậy, tàu vũ trụ Chandrayaan-1 của ISRO (Tổ chức nghiên cứu không gian Ấn Độ) đã phát hiện bằng chứng cho thấy nước bị khóa trong các khoáng vật regolith mặt trăng ở vùng cực nam mặt trăng, nước có khả năng bắt nguồn từ tiểu hành tinh và sao chổi tác động vào sâu trong lõi mặt trăng và được phóng thích nước magma gần bề mặt hơn. Bất kỳ nước ở dạng tự do nào trong các khu vực khác của Mặt trăng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và bức xạ mặt trời sẽ trực tiếp biến thành dạng khí của nó và với sự ion hóa sẽ làm mất các nguyên tử hydro, do đó, các nguyên tử hydro và oxy vẫn có thể xuất hiện ở một mức độ nào đó được đưa vào bề mặt lớp khoáng sản, khai thác có thể sẽ quá phức tạp ở đó.

Nhưng, bất cứ nơi nào bạn tìm thấy nguồn nước của mình, bạn vẫn sẽ cần rất nhiều điện để cung cấp năng lượng cho nhà máy chiết xuất của mình, sau đó sử dụng điện phân để tách nước phân tử thành các nguyên tử cấu thành của nó và nén nó trong điều kiện đông lạnh vào chất lỏng diatomic của chúng thích hợp làm các thành phần nhiên liệu đẩy, oxy lỏng diatomic (hoặc LOX) làm chất oxy hóa của bạn, và tăng gấp đôi lượng phân tử của hydro lỏng diatomic (hoặc LH2) làm nhiên liệu tên lửa của bạn. Vấn đề với điện là, trừ khi bạn tự mang theo và rất nhiều năng lượng cho bạn để cung cấp năng lượng cho các nhà máy của bạn, bạn có thể sẽ muốn sử dụng nó là năng lượng mặt trời, hoặc chạm vào regolith nhúng trong mặt trăng-3 (hoặc 3 He) và cung cấp năng lượng cho lò phản ứng nhiệt hạch Helium-3 thế hệ thứ ba của bạn. Xem ví dụ câu trả lời này của tôi trênThám hiểm không gian về cách đó có thể được thực hiện.

Vì vậy, câu hỏi hóc búa chính trong việc khai thác tài nguyên Mặt trăng, trong thời điểm hiện tại, vẫn là tìm kiếm nguồn nước đủ và có thể khai thác được, nơi cũng có những cách tự tạo ra điện cần thiết. Một lựa chọn mà tôi có thể nghĩ đến là tiếp xúc nhiều nhất với đường xích đạo Mặt trăng và trích xuất các đồng vị deuterium và tritium hydro, cũng như helium-3 từ regolith mặt trăng, tất cả chúng được nhúng vào đó từ Máy phóng xạ khối (CME). Oxy cần thiết có thể được tạo ra bằng cách nghiền nát các khoáng chất bị oxy hóa và để chúng ra mồ hôi với sự có mặt của đồng vị hydro vào nước bị ion hóa, và helium-3 có thể được sử dụng như đã đề cập trước đây để duy trì phản ứng tổng hợp tạo ra điện cần thiết để sau đó phá vỡ các phân tử nước thành các nguyên tử cấu thành của nó của hydro và oxy bằng phương pháp điện phân.

Bao nhiêu trong số các đồng vị hydro và heli này thực sự được nhúng vào regolith mặt trăng, và các trầm tích này tồn tại trong đó bao lâu, có thể tồn tại ở đó ít nhất một thời gian do điện tích tĩnh của regolith khi nó bị bắn phá bởi bức xạ Mặt trời, tuy nhiên đây là một câu hỏi hoàn toàn khác và hiện tại chúng tôi chưa thể trả lời. Nghiên cứu về môi trường ngoài vũ trụ và bụi là mục đích duy nhất của LADEE (Lunar At Khí quyển và Môi trường bụi), mà chúng tôi mới chỉ ra mắt ở đó. Chúng ta sẽ biết trong khoảng một năm nữa, liệu nó có thể cung cấp bằng chứng khoa học thuyết phục cho những lý thuyết mà tôi vừa đề cập.


Vấn đề năng lượng nhỏ hơn ở hai cực so với ở xích đạo chịu đựng 14 ngày đen tối. Ở các cực của mặt trăng, các miệng núi lửa với độ phân giải gần như liên tục được đặt bên cạnh đáy miệng núi lửa được che phủ vĩnh viễn bằng nước đá. Các tấm pin mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho robot trong miệng núi lửa bên dưới chúng bằng dây cáp hoặc có thể là lò vi sóng. Hoạt động khai thác bao gồm chỉ làm nóng mặt đất và thu thập các chất bay hơi khi chúng thăng hoa.
LocalFluff

@LocalFluff Mặt trăng cũng có độ nghiêng trục nhẹ, do đó, những vùng có ánh sáng mặt trời vĩnh viễn sẽ rất hiếm và nằm giữa. IIRC chỉ có một số đỉnh ở cực Bắc âm lịch xung quanh một miệng núi lửa duy nhất đủ điều kiện, và không có gì ở cực Nam như chúng ta biết. Vì vậy, có, những gì bạn nói là có thể, giả sử rằng miệng núi lửa lớn hơn duy nhất có đủ trữ lượng nước đá. Tuy nhiên, bạn sẽ phải đối phó với chênh lệch nhiệt độ rất lớn và yêu cầu một số vệ tinh chuyển tiếp trên quỹ đạo cực mặt trăng, nếu cần giao tiếp với Trái đất. Tất cả điều này có thể đơn giản hơn nhiều để làm tại IMO xích đạo mặt trăng. Nhưng đăng một câu trả lời mới.
TildalWave

À đúng rồi, đây rồi; thông tin chi tiết hơn một chút về điều đó trong bài viết trên Wikipedia về Mặt trăng: Các mùa . Nó đề cập đến ... bốn vùng núi nằm trên vành miệng núi lửa Peary ở cực bắc của Mặt trăng .
TildalWave

Bản đồ được liên kết với bên dưới cho thấy thời gian phơi nắng trên cực nam mặt trăng. Các vành miệng núi lửa sáng nhất đại diện cho hơn 95% thời gian phơi nắng. Điều đó có nghĩa là ít hơn 36 giờ một tháng trong chế độ ngủ đông hoặc năng lượng được lưu trữ (chẳng hạn như pin nhiên liệu sử dụng tài nguyên địa phương). apod.nasa.gov/apod/ap110423.html Tương tự với đường truyền thông tầm nhìn với Trái đất, không cần đến mặt trăng. Nhiệt độ mặt đất thấp hơn ở các cực do góc với Mặt trời, và ổn định hơn trong đó độ phân giải gần như không đổi. Các khu vực và tài nguyên tối ưu là lớn so với khả năng phóng tên lửa có thể thấy được.
LocalFluff

1
@LocalFluff OK, không cần phải thuyết phục tôi về một câu trả lời có thể thay thế. Tôi đã viết của tôi dựa trên thông tin mà tôi có và những gì dường như có ý nghĩa nhất đối với tôi. Bạn dường như có thông tin và ý tưởng khác nhau về tính khả thi, vì vậy hãy viết một câu trả lời khác. Càng nhiều càng tốt. Tôi chưa kết hôn với lựa chọn nào tôi đề nghị ở đây. ;)
TildalWave

4

Ngoài ra, Sao Hỏa có bầu khí quyển đáng kể hơn bao gồm ~ 95% CO2 (là một trong những điểm chính mà Zubrin tạo ra), trong khi đó bầu không khí của mặt trăng mờ nhạt. Sao nó lại quan trọng? Kết hợp với việc cung cấp Hydrogen sẽ được mang theo, bạn có thể kết hợp CO2 với H2 để tạo ra khí mê-tan (CH4) có thể được sử dụng làm nhiên liệu tên lửa; nước cũng có thể được sản xuất. Xem phản ứng Sabatier .

Trang 60 trong "Trường hợp của sao hỏa" cũng nói về những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống nhiên liệu CH4 / O2 và CO / O2, trước đây thực sự là sự thay thế tốt hơn nếu có hydro. Ngoài ra, khi nói về các khu định cư, thăm dò là một chức năng quan trọng. Nhiên liệu cho xe cũng có thể được cung cấp thông qua việc sử dụng CO2 trong khí quyển của sao Hỏa.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.