Луне нужна вода, но как?

Таким образом, SpaceX и ему подобные успешно продвигаются к колонизации Луны, но столкнулись с проблемой. Колонистам, конечно же, нужна вода — и много, для питья, приготовления пищи, выращивания растений, дыхания и других важных вещей. Первоначально планировалось «добыть» лунный реголит, который содержит небольшое количество жидкой воды, которую можно было извлечь.
К сожалению, Международный суд недавно постановил, что Договор о космосе запрещает добычу полезных ископаемых на Луне, а это означает, что лунные колонисты теперь должны найти другой способ добычи воды. (Предположим, что судебное решение никак нельзя отменить, меня больше интересуют научные возможности.)

Критерии :

  • Метод доставки должен быть как «надежным», так и регулярным — он не должен работать только в половине случаев, когда он ожидается, и колонисты должны быть в состоянии ожидать, когда он придет, чтобы они не остались без воды.
  • Метод родоразрешения должен быть научно правдоподобным в пределах более или менее передовых технологий с разумной экстраполяцией. Это произойдет в ближайшем будущем, поэтому физика в том виде, в каком мы ее знаем, еще не была массово перевернута, а уравнение ракеты тиранично, как никогда. Предположим, что стоимость отправки 1 кг полезного груза на Луну составляет примерно 2500 долларов США.
  • Метод доставки должен быть масштабируемым для больших групп населения (> 10 000 человек). По мере роста колонии они не хотят постоянно менять методы водоснабжения, а скорее выбирают один метод и придерживаются его.
Это слишком широко и основано на мнениях. Есть целые статьи, написанные о том, как мы должны сделать что-то подобное, и даже сейчас никто не знает, какой из возможных вариантов является лучшим/наиболее осуществимым, поскольку реально, если вы говорите о «ближайшем будущем», мало правдоподобного метода еще не было. найдено еще.
можно и это связать? "Международный суд недавно постановил, что Договор по космосу препятствует добыче полезных ископаемых на Луне"
В требованиях мало смысла. Вода будет в замкнутом цикле, поэтому вам понадобится только одна доставка в колонию начальной загрузки, а затем небольшие суммы, чтобы компенсировать потери.
Нет, Договор по космосу не препятствует добыче полезных ископаемых на Луне. Напротив, в статье I: «Космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, должно быть свободно для исследования и использования всеми государствами без какой бы то ни было дискриминации на основе равенства и в соответствии с международным правом, и должен быть свободный доступ ко всем областям небесных тел». . Поэтому, если в вашем вымышленном будущем Договор о космосе не был переписан (в целях сюжета), ваша предпосылка не работает.
Ваш вопрос сформулирован так, будто колонисты уже на Луне, и они были ошеломлены этим неожиданным законом. Это чрезвычайная ситуация или у участников есть время подумать?
Если космический договор запрещает добычу полезных ископаемых на Луне, то в чем причина того, что они там находятся? Туризм? Вы только что превратили его в охраняемый экологический парк: «Не делайте ничего, кроме фотографий, не оставляйте ничего, кроме следов».
Мне нравится, как некоторые хорошие ответы, тем не менее, предполагают майнинг, так или иначе. это мои земляки! (подразумеваемый вопрос: как насчет того, чтобы сделать ваших колонистов харизматичными преступниками? бунтовщиками, так сказать? это считается?)
@Mołot: Не все это - например, вода, превращенная в водород и кислород, исчезла и не может быть использована повторно. Кроме того, по мере роста колонии спрос будет увеличиваться.
@MichaelK: Хм, хорошо. Тогда я просто должен помахать рукой.
@Muuski: Люди вернулись на Луну, но колонизация еще не началась всерьез.
@t.ry: Если подумать, это действительно хорошая идея. Возможно, более либеральное налоговое законодательство, свобода от отдельных правительств, слабое правоприменение...
@AmbroseWinters, зачем тебе делить воду? Почему бы не сохранить замкнутые углеродно-кислородные циклы? Вы не хотите там гидропоники?
Разве они не могли сформировать собственное правительство и аннулировать Договор о космосе?
@Molot: Для таких вещей, как ракетное топливо и так далее.
@PyRulez: Теоретически да, но в настоящее время они как бы зависят от Земли в плане поставок и т. д.
Вставьте вопрос, пожалуйста. Это может помочь при расчете реальных потребностей или при расчете того, сколько топлива у вас будет после того, как колонисты выпьют столько, сколько им нужно.
@AmbroseWinters никто не собирается обеспечивать соблюдение космического договора

Ответы (7)

Как уже отмечалось, воды много как на Луне, так и в объектах Солнечной системы.

В очень краткосрочной перспективе колонию можно разместить на Южном полюсе Луны. Исследования удаленных космических аппаратов, проводившиеся еще в 1990-х годах с Клементины , подтвердили существование льда на Южном полюсе, и, по аналогии, лед должен быть и в затененных кратерах на Северном полюсе . Основным недостатком схемы является количество deltaV, необходимое для достижения полярных участков, и доступность солнечной энергии (требующей высоких башен, зеркал или излучения энергии от мощного спутника в точках L1 или L2).

введите описание изображения здесь

Лунный минералогический картограф НАСА, инструмент миссии Чандраян-1 Индийской организации космических исследований, сделал это изображение Луны Земли. Синий показывает характер воды, зеленый показывает яркость поверхности, измеренную по отраженному инфракрасному излучению солнца, а красный показывает железосодержащий минерал, называемый пироксен.

Также возможно добывать воду непосредственно из зерен минералов в лунном реголите . Повторное исследование образцов Аполлона показало, что молекулы воды захвачены кристаллической матрицей различных типов лунной породы, и ее можно извлечь как побочный продукт добычи полезных ископаемых.

Наконец, в долгосрочной перспективе лед может быть доставлен непосредственно на Луну из источников в глубоком космосе, извлеченных из астероидов, комет или ледяных лун планет газовых гигантов.

Возможно, в более спекулятивном плане туманность, из которой образовались Земля и Луна, содержала гораздо больше воды, чем, кажется, нынешние Земля и Луна. Спорная теория предполагает, что многие океаны воды могут быть захвачены минералами глубоко в мантии Земли , и вполне возможно, что аналогичная ситуация произошла и во время формирования Луны. Если это правда, то некоторые колоссальные буровые установки, способные проникнуть в лунную мантию, а затем поддерживать процесс, похожий на фрекинг, могли бы высвободить захваченную воду для колоний на поверхности.

Предполагая, что у нас уже есть такие корабли, которые могут перемещать такое количество колонистов и их припасы, не так уж сложно начать захват ледяных комет и размещение их на орбите вокруг Луны. Вы можете разрезать их с помощью автоматических роботизированных посадочных модулей, которые доставят пару сотен килограммов кусков льда с орбиты на поверхность Луны. У вас есть сотни таких дронов, совершающих как минимум один полет в день. Если бы каждый кусок льда весил 300 кг, это было бы примерно 100 галлонов воды. Вы могли бы снабжать 10 000 колонистов в день 3 галлонами воды на каждого из 100 посадочных модулей, совершающих один рейс в день. Честно говоря, вы могли бы использовать только 10 300-килограммовых посадочных модулей и просто совершать больше рейсов в течение длительного периода времени, чтобы накопить хороший запас перед заселением.

В дополнение к этому у вас есть строгие процедуры нормирования и рециркуляции воды. Очевидно, что ни одна система не эффективна на 100%, но как только первоначальный запас воды будет на месте, вам нужно будет только следить за темпами потерь и заменять их, требуя меньше дронов для раскалывания льда, совершающих меньше рейсов.

3 галлона воды недостаточно для нужд человека. Помимо питья, есть гигиенические нужды, а есть вода, используемая для орошения и промышленности. Ваша теория верна (по крайней мере, я помню, что читал что-то подобное в книгах по научной фантастике), но для того же количества колонистов потребуется значительно больше воды.
@Galastel Вы предлагаете колонистам просто выпустить всю использованную воду в космос, а не восстанавливать ее? Любая разумная система должна быть максимально замкнутой — потери должны быть минимальными.
@pluckedkiwi Совершенно верно - система должна быть максимально закрытой. Сточные воды должны восстанавливаться и подлежат восстановлению (например, в Израиле восстанавливается 90% сточных вод для использования в орошении). Однако вода все равно испаряется - с растений, с орошаемой земли, с колонистов в виде пота. А некоторая вода становится слишком загрязненной, чтобы ее можно было безопасно использовать в качестве питьевой воды. Из-за пониженной гравитации Луны часть испарившейся воды потерялась бы в космосе. Думаю, купола или что-то в этом роде могли бы уменьшить это. Но я говорил о том, сколько воды должно быть доступно на человека из любого источника.
@Galastel Тогда единственный ввод воды эквивалентен тому, что не подлежит восстановлению - если это превышает 3 галлона на человека в день, колония все равно должна находиться в непригодном для жизни состоянии. Если есть какая-либо значительная потеря водяного пара наружу, потеря пригодного для дыхания воздуха будет значительно больше и вызовет более непосредственную озабоченность. Ничто не должно отводить воду без возможности восстановления, кроме высокотоксичного промышленного производства, и такое производство никогда не будет реализовано в местах обитания с ограниченными водными ресурсами.
3 галлона вполне достаточно для выживания. Вам не нужно почти так много, чтобы выжить. Что касается гигиены, извините, в космосе нет 45-минутного душа. Плюс это ЕЖЕДНЕВНАЯ доставка. Приняв меры по переработке, вы быстро накопите излишки.

Если вы предлагаете в целях истории, что суды отменили часть договора, которая гласит:

«...луна и другие небесные тела должны быть свободны для исследования и использования всеми государствами без какой-либо дискриминации...»

Я предлагаю добывать воду на Луне .

Это просто. Ты есть, а их нет. Как они тебя остановят?

Вспомните роман Роберта Хайнлайна «Луна — суровая любовница».

Кроме того, в некоторых полярных кратерах на земле, вероятно, лежит лед; без майнинга.


В качестве альтернативы....

Похоже, вы хотите, чтобы мировое правительство незаметно закрыло возможность колонизировать космос. Есть более простые способы сделать это.

До недавнего времени получить лицензию на запуск было практически невозможно никому, кроме одной из крупных пусковых компаний. Я был там, чтобы бороться за то, чтобы сделать лицензии на запуск доступными для всех, у кого есть жизнеспособная ракета и план запуска. Было бы несложно отменить это решение, набросив бюрократическую волокиту на любого, кто хочет запустить «неправильные вещи».

В Солнечной системе много льда . Проблема в том, как его получить, но, предполагая экстраполяцию современных технологий до такой степени, что колонизация Луны является реальным предложением, я ожидаю, что будет вполне осуществимо отправить (вероятно) беспилотный космический корабль, чтобы получить что-то из-за пределов. пояс астероидов. Это должен быть относительно дешевый (по сравнению с получением с Земли) регулярный запас и полностью масштабируемый.

Любые кометы, размещенные на орбите вблизи Земли, быстро испарятся (в геологическом масштабе времени).

Кроме того, нет необходимости доставлять воду на Луну, поскольку она уже там есть.

https://en.wikipedia.org/wiki/Лунарная_вода

Чандраян-1 обнаружил около северного полюса Луны более 40 постоянно затемненных кратеров, которые, как предполагается, содержат около 600 миллионов метрических тонн (1,3 триллиона фунтов) водяного льда.

В частности, на южном полюсе:

НАСА подтвердило наличие воды на Луне с помощью своего космического зонда LCROSS, который обнаружил значительное количество гидроксильных групп в материале, выброшенном ударником из южнополярного кратера; [10] это может быть связано с водосодержащими материалами [11] – то, что кажется «почти чистым кристаллическим водяным льдом».

На самом деле вам не нужно добывать до Луны, чтобы добраться до льда. Он находится на поверхности около полюсов.

https://www.nasa.gov/mission_pages/Mini-RF/multimedia/feature_ice_like_deposits.html

Прибор NASA Mini-SAR, легкий радар с синтетической апертурой, обнаружил более 40 небольших кратеров с водяным льдом. Кратеры имеют размеры от 1 до 9 миль (от 2 до 15 км) в диаметре. Хотя общее количество льда зависит от его толщины в каждом кратере, по оценкам, водяного льда может быть не менее 1,3 триллиона фунтов (600 миллионов метрических тонн).

ледяная карта

Его не нужно копать... он на поверхности, просто иди и возьми его.

Сделайте воду на месте, используя кислород из реголита.

В лунном реголите много кислорода.

https://en.wikipedia.org/wiki/Реголит#Луна введите описание изображения здесь

Я также предполагаю, что у вас будет много энергии от солнечных батарей.

Отправьте водород в виде жидкого водорода . Вода – это H2O, а масса водорода в молекуле воды составляет 11% от массы молекулы воды. Учитывая, что энергия движущейся массы является основным фактором для доставки вещей на Луну, вы можете получить в 9 раз больше воды за ту же энергию, используя местный кислород, извлеченный из реголита.

Вероятно, вы будете использовать солнечную энергию для электролитической очистки оксида алюминия в реголите до металлического алюминия для создания вещей. Кислород является отходами. Захватите его водородом, который вы подняли, чтобы произвести воду.

Если бы эта схема работала , возможно, вы могли бы улавливать водород из солнечного ветра, а не импортировать его с земли. Лунным колонистам в любом случае может понадобиться какой-нибудь зонт, и он может выполнять двойную функцию.