När mänskligheten återvänder till månen under de närmaste åren, kommer de att behöva vatten för att överleva. Medan förråd från jorden skulle fungera under en tid, så måste månbasen så småningom bli självförsörjande? Så, hur mycket vatten skulle behövas för att få detta att hända?
Detta är vad en studie nyligen publicerade på arXiv preprint-servern hoppas kunna ta itu med ett team av forskare från Baylor University och utforskade scenarier för vattenhantering för en självuppehållande månbas, inklusive lämplig plats för basen och hur vattnet skulle utvinnas och behandlas för säker konsumtion med lämplig personal.
Här diskuterar Universe Today denna forskning med Dr Jeffrey Lee, som är biträdande adjungerad professor vid Center for Astrophysics, Space Physics &Engineering Research vid Baylor University, och huvudförfattare till studien, angående motivationen bakom studien, betydande resultat , vikten av att ha en självförsörjande månbas, och vilka konsekvenser denna studie kan ha för de kommande Artemis-uppdragen. Vad är därför motivet bakom denna studie?
Dr. Lee säger till Universe Today, "Denna uppsats är faktiskt en eklektisk avledning för mig från min astrofysiska forskning om ursprungliga svarta hål, tidig universums kosmologi, banbrytande framdrivningsfysik och min geofysiska forskning om asteroidnedslag. Om mänskliga uppdrag genom hela solsystemet, särskilt till Mars, ska realiseras, då verkar en permanent månanläggning vara ett logiskt tidigt steg."
För studien undersökte forskarna vattenhanteringskraven för en 100-personers självförsörjande månbas mätt på 500 m x 100 x 6 m (1640 ft x 328 ft x 20 ft), inklusive platsen för månbasen nära vattenisavlagringar , tekniken som krävs för att omvandla vattenisen till vattenånga (eftersom flytande vatten inte kan existera på månen), och tekniken som krävs för vattenbehandling och återvinning som skulle resultera i säker konsumtion för basen med 100 personer. Studien använde de nuvarande uppskattningarna av vattenförbrukningen för amerikanska hushåll, som är cirka 100 gallon per dag (GPD) per person, vilket inkluderar städning, matlagning, drickande, toalettspolning och tvätt av kläder.
Dessutom undersökte forskarna mängden vatten som krävs för jordbruks-, tekniska och övergripande behov för månbasen. När det gäller platsen för månbasen, drog forskarna slutsatsen att den bästa platsen för basen skulle vara antingen nära, eller exakt på, Shackleton-de Gerlache Ridge, som ligger vid 89,9°S 0,0°E, eller nästan direkt på månens sydpol. Anledningen till att den här platsen är idealisk för vattenisavlagringar är att Shackleton Crater ligger inom en permanent skuggad region (PSR), vilket innebär att den är höljd i permanent mörker på grund av månens lilla axiella lutning, och vattenis har potentiellt byggts upp under miljarder år. .
Till slut kom teamet fram till att vattenkraven för månbasen för 100 personer för mänskliga, jordbruks- och tekniska behov är 12,3, 72 och 2 tunnland per år. För sammanhanget motsvarar en tunnland-fot ungefär 326 000 gallon, så en 100-mans månbas skulle behöva mer än 4 000 000 gallons per år för mänskliga behov, mer än 23 000 000 gallons per år för jordbruksbehov och 652 000 gallons per år för tekniska behov. behov. Så, baserat på dessa resultat, vilka var de viktigaste resultaten från denna studie, och vilka uppföljningsstudier är för närvarande på gång eller planeras?
Dr Lee säger till Universe Today, "Det finns goda bevis för att det finns tillräckligt med vatten på månen för att stödja en permanent månkoloni, och förvärvet, behandlingen och distributionen av månens vatten kan uppnås med nuvarande teknologi. En lämplig administrativ struktur kommer att vara nödvändigt för att övervaka alla aspekter av månens vatten Den relativa bristen och hanteringen av vatten på månen kan potentiellt ge insikt för att förbättra hanteringen av vatten på jorden Månvatten kan hjälpa till att förbättra vattenhanteringen på land. Men tidslinjen för denna forskning är ännu inte fastställd."
Studien diskuterar in-situ resursutnyttjande (ISRU), som använder tillgängliga resurser på plats för både hållbarhet och överlevnad. I det här fallet, med hjälp av isavlagringar på månen, och särskilt nära månens sydpol, för att tillgodose vattenbehovet för en 100-personers, självförsörjande månbas. Potentialen för NASA att använda ISRU har fått avsevärd dragkraft under de senaste åren sedan att skicka vatten från jorden till månen kan visa sig vara extremt kostsamt. Men bortsett från de ekonomiska riskerna, om ett återförsörjningsuppdrag blir försenat eller misslyckas på vägen till månen, kan besättningen stå inför betydande fara. Att lära sig att "leva av landet" för en månbas kan därför visa sig vara ett hållbart, långsiktigt alternativ för att mildra behovet av återförsörjningsuppdrag från jorden. Men vilken ytterligare betydelse kan en självförsörjande månbas också ge?
Dr. Lee säger till Universe Today, "Under åren har det funnits en stor spänning över utsikterna att kolonisera Mars. För närvarande kan vi faktiskt tänka oss att genomföra en kortvarig mänsklig resa till den röda planeten där Astronauter skulle samla in prover, utföra experiment, plantera flaggor, och när nästa uppskjutningsfönster inträffar, återvänder den permanenta koloniseringen av Mars mycket mer ambitiös och utmanande är mycket längre bort än månen, vilket kräver nio månader ta sig dit och en tur-retur-tid på 21 månader (en 3-månaders vistelse på Mars behövs tills nästa uppskjutningsfönster kommer)."
NASA:s mål är att skicka människor till Mars genom byråns måne till Mars Architecture, som är en utarbetad, år lång strävan att utveckla den nödvändiga teknologin på månen för användning under ett bemannat uppdrag till den röda planeten. Detta inkluderar vetenskap, infrastruktur, transporter, boende och drift, bara för att nämna några. Men som nämnts, även om vi (möjligen) kan skicka människor till den röda planeten för korttidsvistelser med vår nuvarande teknologi, skulle en långsiktig mänsklig närvaro på Mars kräva betydligt mer tid och resurser.
Dr. Lee säger till Universe Today, "Banför låg omloppsbana om jorden är månen en logisk nästa destination. Månkolonisering är tekniskt möjlig, och i jämförelse med kolonisering på mars är det mycket lättare. Att kunna etablera en månbas verkar vara en självklar förutsättning för att etablera en Mars-bas Vidare skulle månen vara en utmärkt startpunkt för ytterligare solsystemkolonisering, inklusive eventuell etablering av små kolonier i det inre av jordnära asteroider idealisk plats från vilken avlyssning av jordbundna asteroider skulle kunna utföras."
Denna studie kommer när NASA:s Artemis-program planerar att landa den första kvinnan och personen med färg på månens yta under de närmaste åren. De nuvarande landningsplatserna för Artemis-uppdragen är nära sydpolen för att komma åt närliggande vattenisavlagringar inom de tidigare nämnda PSR:erna och kan vara idealiska för att utveckla ISRU-teknologier som också kan användas på framtida Mars-besättningsuppdrag. Därför, vilka konsekvenser kan denna studie ha för de kommande Artemis-uppdragen?
"Kortsiktiga månbesök, som de planerade Artemis-uppdragen, skulle inte kräva månvatten", säger Dr. Lee till Universe Today. "I dessa fall skulle tillräckligt med vatten kunna hämtas från jorden. Men om en månkoloni någon gång i framtiden skulle bli en prioritet, skulle framtida Artemis-uppdrag kunna ge värdefull information på plats om månens närvaro och överflöd av mån. vatten, särskilt vid månens sydpol och i närheten av Shackleton-kratern (ett idealiskt område för en månbas)."
