Каковы преимущества строительства человеческой колонии на Луне по сравнению с Марсом?

Луна имеет (относительно) легкий доступ к большинству основных элементов.

Само по себе это не является преимуществом, поскольку Марс также имеет легкий доступ к этим элементам. Но стоит отметить, что некоторые ответы на другой странице предполагают, что это преимущество для Марса.

Как отмечено в статье ¹ Википедии , поверхность состоит примерно на 45% из кремнезема (полезно для электроники и солнечных батарей), на 15-24% из оксида алюминия и на 6-14% из оксида железа (полезно для конструкционных материалов и электропроводности). Кроме того, в статье ² проекта Artemis предполагается, что верхние 1-2 метра содержат около 82 частей на миллион углерода, что полезно для превращения железа в сталь.

На Луне достаточно кислорода, кальция, магния и натрия для нужд человека. Резюме ³ с конференции Lunar and Planetary Science предполагает, что калий присутствует в концентрациях от 500 до 10000 частей на миллион.

Единственная проблема здесь — потребность в водороде (для производства воды) или в самой воде. Долгое время существовали только предположения о наличии ^{водяного льда на лунных полюсах} , но в 2018 году его, наконец, наблюдали непосредственно. много.

С другой стороны, в другой статье НАСА ⁶ говорится, что в почве около полюсов содержится около 45 частей на миллион по массе водорода. Это многообещающе, но потребуется много работы, чтобы превратить это в полезное количество воды.

Там есть какие-то признаки подземной (подлунной?) воды, но опять же я понятия не имею, достаточно ли ее, чтобы быть полезной. В статье НАСА о LCROSS ⁷ говорится, что они обнаружили следы льда внутри реголита, который был выброшен, когда ракета-носитель врезалась в землю. Звучит многообещающе, с такими фразами, как «огромные количества водорода, которые наблюдались на лунных полюсах», но «огромные количества», вероятно, это совсем другой термин в астрогеологии, чем в космических исследованиях.

Луна намного ближе к Земле.

Это очевидно, но стоит повторить.

• Чтобы добраться до Луны, требуется немного больше топлива, но гораздо меньше времени. ^{Примечание 1}
• Это обеспечивает почти мгновенную связь по сравнению с задержкой в ​​10-45 минут на Марсе. Это касается как официального общения, так и личного общения. В отношениях на расстоянии намного сложнее, когда у вас нет возможности поговорить по-настоящему.
• Крупную катастрофу можно будет пережить, если мы сможем быстро доставить туда еще одну ракету.
• Люди возвращаются домой гораздо быстрее.
• Вы можете видеть Землю как реальное место, а не просто точку в небе.

Луна ближе к Солнцу.

Это в основном выгодно для солнечной энергетики. Марс находится примерно на 52% дальше от Солнца, чем система Земля-Луна. Это дает Луне в 2,3 раза больше солнечной энергии на единицу площади, чем Марс.

Луна потенциально может быть использована в качестве технологической ступеньки на Марс.

Многие из проблем создания лунной колонии будут присутствовать на Марсе. Это не в пользу полета на Луну вместо Марса, но, возможно, в пользу полета туда до Марса.

• Обе поверхности находятся почти в вакууме, что требует герметичного жилья.
• В обоих местах потребуется гидропоника или аналогичные технологии, поскольку крупномасштабное сельское хозяйство будет невозможно.
• В обоих местах нет подходящих условий для многих занятий, которыми развлекаются нормальные люди. Ни спорта, ни езды на велосипеде, ни походов, ни возни со спортивными автомобилями. Выяснение того, как не допустить скуки и депрессии, будет одинаковым в обоих случаях.
• Оба места имеют низкую гравитацию, что требует большего медицинского понимания для преодоления долгосрочных последствий. С одной стороны, более низкая гравитация Луны усложняет задачу, но это также означает, что ее выяснение сделает Марс легкой прогулкой. А близость Луны означает, что мы можем делать более короткие полеты, если это необходимо, чтобы компенсировать больший перепад гравитации.

Конечно, многие из проблем будут настолько разными, что это совсем не поможет. Некоторые люди думают, что это не будет иметь большого значения в любом случае.

• Посадка космического корабля — это совсем другое (даже разреженная марсианская атмосфера сильно влияет на то, как вы замедляетесь).
• Время общения означает, что марсианским поселенцам придется привыкнуть к большей независимости и привыкнуть к более жестким отношениям на расстоянии.
• Марсиане не смогут играть в Counter-Strike со своими друзьями на Земле.
• Просто добраться до Марса займет больше времени, чем длится обычная миссия МКС.

Луну можно было бы использовать как ступеньку на пути к Марсу.

Если мы сможем перерабатывать сырье в космические корабли и ракетное топливо на Луне, мы сможем построить более крупные и красивые космические корабли, которым требуется гораздо меньше энергии, чтобы добраться до Марса с Луны, чем для их запуска с Земли. Тогда мы сможем запускать с Земли на Луну меньшие и более легкие космические корабли, которые просто должны нести самих пассажиров, а не всю систему жизнеобеспечения для их доставки на Марс.

База на Луне была бы крута.

Я не думаю, что Конгресс примет это как веский аргумент в пользу выделения в бюджет сотен миллиардов долларов, но это правда. Кто не хочет направить телескоп на Луну со своего заднего двора и помахать людям, которые не знают о вашем существовании?

Примечания

_{Примечание 1. В простейшей форме стоимость топлива для поездки с Земли в другое место определяется суммой Delta-V между каждой точкой пути. С Земли вам потребуется около 10 км/с только для того, чтобы выйти на околоземную орбиту, затем еще немного, чтобы избежать земного притяжения, затем еще немного, чтобы направиться к Марсу, затем немного, чтобы выйти на орбиту Марса, затем еще немного, чтобы замедлиться до попасть в атмосферу, то некоторые, чтобы остановиться.
Преимущество полета на Марс заключается в том, что мы можем выполнить последнюю часть (замедление в атмосфере) с помощью парашютов или чего-то подобного вместо использования ракеты, поэтому общее значение Delta-V меньше, чем если бы мы использовали ракеты на всем пути.
Один пост Reddit ⁸имеет диаграмму, на которой общее значение Delta-V от Земли до Луны составляет 15,07 км/с против 15,11 км/с для выхода на низкую орбиту Марса. В ответе Quora ⁹ есть аналогичная диаграмма, дающая те же самые итоги, но немного в другом виде.
Это означает, что для полета на Марс требуется немного больше топлива, но я не думаю, что это абсолютно точно. Согласно статье ¹⁰ в журнале Discover Magazine, Mars 2020 не выпускает свой парашют до высоты 10 км над землей, что изначально заставило меня подумать, что большую часть Delta-V со скоростью 3,8 км/с придется выполнять с помощью ракет.
Однако анимированная графика посадки Curiosity ¹¹говорит, что его скорость составляла около 18 300 км/ч (5,1 км/с), когда его последняя ракета была выброшена на высоте 1 500 км. Когда парашют раскрывается, скорость снижается до 3000 км/ч (0,83 км/с), затем на скорости 275 км/ч (0,076 км/с) он использует посадочные двигатели для окончательной остановки.
Это чуть более 5 км/с чисто аэродинамических эффектов, или на 1,2 км/с больше, чем я рассчитал. Принимая это во внимание, до Марса всего 13,91 км/с, а до Луны — 15,07 км/с.}

Рекомендации

<sub>¹ Статья в Википедии, Геология Луны: элементный состав
² Статья из проекта Artemis 2008 года, Углерод на Луне
³ Статья 1995 года из системы астрофизических данных Гарварда, ^{Содержание} калия и натрия на поверхности Луны: влияние на состав атмосферы от НАСА, Подтверждено наличие льда на полюсах Луны ⁵ Исследование 2018 года, цитируемое в вышеупомянутой статье НАСА, Прямые доказательства наличия водяного льда на поверхности в лунных полярных регионах ⁶ Облицовка склонов ⁷ Статья НАСА 2009 г.,



Данные об ударах LCROSS указывают на наличие воды на Луне
⁸ Сообщение Reddit 2014 года, Карта Солнечной системы Delta-V
⁹ Ответ на вопрос Quora: сколько deltaV требуется, чтобы достичь Марса без возвращения?
¹⁰ Статья в журнале Discovery, НАСА протестировала ^{парашют} для своего марсохода «Марс 2020» и заявляет, что готов к запуску. , и будет обновлен где-то в этом году для Mars 2020, поэтому мой ответ будет устаревшим для этого.</sub>

Луна в настоящее время является единственным местом, где можно делать деньги.

Если бы я спросил вас о лучшем месте для бурения нефтяной скважины, мы могли бы обсудить все места с теплым климатом, мягкой почвой, доступом к морским портам и всякими вещами. Но все это не имеет значения, если там нет нефти. Поэтому вместо этого мы инвестируем миллиарды в нефтяные платформы в Северном море — едва ли не худшее место для добычи нефти — потому что именно там находится нефть.

Все, кроме небольшого научного аванпоста, нуждается в финансовом обосновании существования, и это обоснование важнее всего остального.

В настоящее время нет планов или идей по эксплуатации чего-либо на Марсе с целью получения прибыли. Это делает его ужасным местом для колонии. Экспедиция? Конечно. Но колония требует содержания тысяч людей. Без источника прибыли это совершенно неустойчиво.

Луна, с другой стороны, имеет несколько источников потенциальной прибыли. Один собирает лунный лед и доставляет его на орбиту для дозаправки космических кораблей. Другой занимается сбором многочисленных материалов для использования в орбитальном строительстве. Третьим может быть туризм — Луна находится достаточно близко, чтобы сделать трехнедельный отпуск правдоподобным, а путешествие на Луну вскоре может стать достаточно дешевым, чтобы сделать его доступным для состоятельных людей.

Можно построить сценарий для запуска колонии на Луне — представьте, что группа из 50 человек начинает с небольшой базы, предназначенной для сбора водяного льда и продажи его другим компаниям для отправки космических кораблей для добычи астероидов или для спутников солнечной энергии. или какой-либо другой вариант использования. Если это становится прибыльным, другие компании делают то же самое, и вскоре у вас там появляется несколько сотен человек, и этого достаточно, чтобы начать вторичную экономику, предоставляющую им товары и услуги.

Это заставляет больше людей продавать товары и услуги майнерам. По мере того, как они учатся жить на Луне, оборудование становится лучше, затраты падают, безопасность повышается, и вместе с экспедиторами и объектами начинают прибывать туристы. В конце концов, добыча полезных ископаемых сводится к реголиту, добыче железа, титана и других полезных элементов. Прежде чем вы это осознаете, на Луне появится тысяча человек — людей, которые начнут думать о других способах заработка. Наступает интуиция.

Вот так и возникают настоящие колонии. Вы не можете просто заставить их существовать — они должны расти органически на основе богатства, которое можно построить там, где находится колония.

Если Луна может обеспечить источник прибыли, а Марс — нет, то не имеет значения, какие факторы облегчают колонизацию Марса, поскольку для этого не будет никакого смысла, а постоянно субсидировать было бы слишком дорого.