Tareas para la base lunar

En el artículo anterior, hablamos sobre cómo la NASA va a construir una estación Gateway en la órbita de la luna, y qué funciones puede realizar. Como parte del programa Artemis, actualmente solo se están considerando aterrizajes, pero en un sentido global, la construcción de una base lunar debería ser el siguiente paso lógico. Aquí descubriremos qué tareas resolverá, cómo se puede construir y qué beneficios puede aportar.


Base lunar presentada por el artista de la Agencia Espacial Europea

Lugar

A diferencia de las expediciones, que teóricamente pueden aterrizar en cualquier lugar, la elección de la ubicación es muy importante para un asentamiento permanente. Se utilizarán sus ventajas y las desventajas tendrán que perdurar durante años. Y los parámetros de la órbita lunar determinan varios lugares potencialmente más interesantes para la base.



Los polos. Debido al hecho de que el eje de rotación de la Luna es casi perpendicular a la eclíptica, en los polos hay dos áreas que se iluminan casi constantemente y lugares donde la luz solar no cae en absoluto. Las áreas iluminadas son candidatos obvios para la colocación de paneles solares para la base lunar, y en las áreas de la noche eterna, el hielo de agua se encuentra directamente en la superficie y es más conveniente para la extracción y el uso en la granja. Los lugares más interesantes se encuentran en el polo sur: el pico Malapert, que está iluminado por el Sol el 74% del año lunar, y el Cráter Shackleton, ubicado en la zona de la noche eterna.


Polo Sur de la Luna, imagen JAXA

Un hecho interesante: la superficie de la luna se calienta hasta 127 ° C durante el día y se enfría a -173 ° C por la noche. Pero las expediciones del Apolo descubrieron que a una profundidad de más de medio metro la temperatura prácticamente no cambia. Ya a una profundidad de 50 cm, las mediciones mostraron -24 ° C, y al final de la sonda de 120 cm la temperatura era de -16 ° C. Sin embargo, el hielo de agua claramente gravita hacia los polos y se encuentra allí en cantidades mucho mayores.

Miembro ecuatorial. La extremidad es el borde del disco lunar cuando se ve desde la Tierra. Debido al hecho de que la Luna se dirige a la Tierra por un lado, la región de las extremidades combina las ventajas del lado visible (comunicación constante sin necesidad de repetidores) y el reverso (no hay interferencia de radio terrestre, lo que interfiere gravemente con los radiotelescopios). Y a diferencia de los polos, el ecuador permite observaciones astronómicas de toda la esfera celeste. En la NASA , el cráter Schubert en el mar Smith en la extremidad oriental y el cráter Riccioli en el oeste fueron considerados lugares potencialmente interesantes para la base lunar.


Mar Smith, vista desde la tierra

Construcción

Base Lunar, Ilustración de la NASA

La base lunar será el primer asentamiento humano en otro cuerpo celeste. Quizás algún día con experiencia habrá soluciones típicas para diferentes planetas y satélites, pero hasta ahora se desconocen las mejores formas, y la imaginación de los diseñadores da lugar a una variedad de opciones que tienen sus pros y sus contras.

¿Cómo es la vida en la luna diferente de nuestra tierra habitual? La falta de atmósfera conduce no solo a la necesidad de trajes espaciales. La atmósfera de la Tierra nos protege de meteoritos y radiación cósmica. Por lo tanto, muchos proyectos de bases lunares sugieren protección contra ambos factores peligrosos. Las opciones pueden ser muy diferentes : se propuso colocar los módulos base en zanjas o cavar un túnel en la pared del cráter y colocar la base en cuevas artificiales. También puede construir un techo en su lugar y verter regolito encima. Al mismo tiempo, también hubo proyectos de módulos abiertos, cuya protección estaría garantizada por soluciones constructivas.

Además, el problema de la base estacionaria es que los alrededores se explorarán lo suficientemente rápido, y las expediciones tendrán que moverse cada vez más para recopilar nuevos datos para la investigación. También se propuso que este problema se resolviera de varias maneras. La solución obvia es agregar vehículos todo terreno a su equipo de equipo. Pero había más opciones originales cuando querían hacer que la base fuera móvil, llevándola a cabo en forma de trenes de carretera o incluso vehículos gigantes.


El proyecto de la base lunar de principios del siglo XXI.

La tecnología del siglo XXI, por supuesto, tuvo un impacto en los proyectos de las bases lunares. El proyecto de la Agencia Espacial Europea, publicado en 2014, se ve muy bien desarrollado y representa una gran cantidad de ideas potencialmente exitosas. En primer lugar, la base se construye sobre el terreno con una mínima participación humana. Esto es ventajoso porque es relativamente simple controlar robots desde la Tierra, puede construir sin prisa innecesaria y la gente volará a un sitio ya preparado. La segunda idea es el uso de módulos transformables entregados en un estado plegado, inflados y cubiertos con regolito desde el exterior. De hecho, en presencia de materiales de construcción locales, es lógico usarlos y no llevar todo con usted. La tercera idea es el uso activo de la impresión 3D en la construcción. La carcasa externa de la base en forma de muro de apoyo, impresa en una impresora 3D, es mucho mejor que la idea de simplemente verter regolito sobre los módulos. En 2013, se imprimió en la ESA un muro que pesaba una tonelada y media de un simulador de suelo lunar. Es curioso que en condiciones espaciales es posible imprimir directamente el regolito de fusión por los rayos del sol, y tales experimentos se han llevado a cabo en los últimos años. En 2017, el Centro Aeroespacial Alemán en Colonia imprimió, calentando el regolito a 1000 ° C. También en el marco del proyecto RegoLight, los prototipos de cabezales de impresión móviles se han probado con éxito. En 2019, la NASA organizó un concurso de impresión en 3D de edificios adecuados para la luna o Marte.

Las tareas

¿Qué hará la base lunar? Varias direcciones potencialmente interesantes ya son evidentes.

En primer lugar, la humanidad aprenderá a vivir en otro cuerpo celeste. Las personas no son las primeras en explorar regiones hostiles, en la tierra en la antigüedad, representantes del homo sapiens se extendieron desde el frío Ártico hasta las islas de Polinesia, creando tecnologías para la vida en nuevas condiciones. Al mismo tiempo, las condiciones de vida en la Luna y Marte son bastante cercanas, y las tecnologías desarrolladas para la base lunar se pueden utilizar para colonizar el planeta rojo. Al mismo tiempo, hay dificultades exclusivas de la luna. El impacto de la atmósfera de la Tierra e incluso Marte llevó a la erosión de las rocas, los granos de arena se frotaron entre sí y se volvieron más suaves. Y las rocas lunares se forman a partir de un material con propiedades abrasivas extremadamente altas. El polvo de la luna es tan espinoso que los 12 astronautas que aterrizaron en la superficie en el programa Apollo informaron de "alergia a la luna": dolor de garganta, ojos, secreción nasal y estornudos, que pasaron solo unos días después. Para las personas que trabajarán durante mucho tiempo en la superficie lunar, el polvo omnipresente se convertirá en una seria amenaza: puede dañar el tejido pulmonar e incluso teóricamente tiene la posibilidad de ingresar al torrente sanguíneo y dañar otros órganos, hasta el cerebro. El polvo abrasivo de la luna también debería ser difícil para las partes móviles de los mecanismos. Pero cuán grave será este efecto, es necesario verificarlo en la práctica, porque los simuladores de regolitos existentes aún no son lo suficientemente buenos: el polvo de la luna tiene una carga eléctrica y los simuladores basados ​​en basalto que se producen ahora tienen características electrostáticas o propiedades de superficie similares. Además, la molienda mecánica de rocas para crear un simulador de suelo lunar genera polvo con propiedades abrasivas mucho menores que las del polvo lunar.


Planta automática de oxígeno en la luna, uno de los proyectos de la base de la NASA.

Además, la base en el cuerpo celeste te permitirá estudiar formas de usar los recursos locales. Además del uso del suelo para la construcción que se muestra arriba, son posibles otras opciones. El regolito lunar contiene 42% de oxígeno, 21% de silicio, 13% de hierro, 7% de aluminio, es altamente deseable aprender a extraer y usar estos materiales. Esto también incluye trabajar en la creación de sistemas cerrados de soporte vital: cuantos más materiales y equipos no se entreguen desde la Tierra, sino que se produzcan localmente, más cerca estará el desarrollo de Marte y otros cuerpos celestes.

El tercer papel posible de la base lunar es logístico. En ausencia de atmósfera, es posible construir vehículos de lanzamiento propulsados ​​por cohetes y poner las cargas útiles en órbita con un arma gaussiana o un cañón de riel (aceleradores de masa electromagnética). ¿Pero qué tipo de carga? Por desgracia, a diferencia de muchos trabajos fantásticos, la extracción de helio-3 en la luna no tiene ningún significado económico o físico. En primer lugar, el helio-3 se forma naturalmente en la descomposición del tritio, que, a su vez, se usa en las armas nucleares. En 2010, el consumo mundial anual de helio-3 se estimó en 40 mil litros, y el precio en los últimos años ha oscilado entre cientos y miles de dólares por litro, mientras que la extracción de helio-3 en la luna y su entrega a la Tierra costará varias veces más. En segundo lugar, es más fácil extraer oro del lodo del fondo del Mar Rojo: hay 5 gramos de oro por tonelada de limo, y la cantidad de helio-3 en el regolito lunar se estima en 1 gramo por 100 toneladas. Y finalmente, la variante de la reacción de fusión nuclear que usa helio-3 requiere una temperatura mucho más alta que el deuterio-tritio, por lo tanto, es mucho más difícil de implementar: los materiales existentes no pueden soportar la temperatura de la reacción de deuterio-tritio durante mucho tiempo y, además, no harán frente a la opción usando helio-3. Al mismo tiempo, el significado económico de la base lunar es potencialmente posible . Pero el combustible para repostar naves espaciales puede ser una carga útil. En el desierto, el agua es mucho más valiosa que el oro, y en el vacío del espacio, una de las cosas más valiosas es el suministro de combustible. Y el sistema, cuando la nave espacial antes de volar a otros planetas atracará en una estación cercana a la luna y repostará con combustible extraído en la luna, en teoría puede ser muy efectivo.


La luna dominada, marco del juego Anno 2205. En el juego, solo se está construyendo la base lunar para la extracción de helio-3

Y finalmente, la base lunar recogerá datos científicos. La geología de la luna es muy interesante, porque todavía hay disputas sobre el origen de nuestro satélite. Hasta la fecha, la hipótesis de una colisión gigante, cuando la proto-Tierra colisionó con un cuerpo celeste del tamaño de Marte, está más confirmada por los hechos. Pero también hay hechos a los que esta hipótesis responde mal, y en paralelo hay otras versiones: que la Luna se separó de la proto-Tierra que gira rápidamente, o que ambos cuerpos celestes se formaron en paralelo. Además, la Luna, posiblemente, es el resultado de una colisión de muchas prototipos o surgió debido a un bombardeo de meteoritos. La base lunar le permitirá recopilar datos sobre la geología de la luna y, posiblemente, finalmente aprobar una de las hipótesis como la más relevante para los hechos observados. El resultado de miles de millones de años de exposición al vacío y la radiación solar en las rocas de la luna también es muy interesante. Además de la geología, las condiciones lunares son convenientes para las observaciones astronómicas: un radiotelescopio puede cerrarse de la interferencia de la Tierra por un obstáculo natural, un telescopio óptico funcionará en condiciones ideales sin interferencia atmosférica, y los rayos X y los telescopios de onda larga no serán bloqueados por la atmósfera. Además, características únicas darán el trabajo de los telescopios terrestres y lunares en el modo interferómetro. Una distancia de poco más de un segundo de luz entre la Tierra y la Luna le permite crear telescopios con una resolución única. Trabajar a distancias comparables en el modo de interferómetro Specter-R fue mil veces más "nítido" que el Hubble, el radiotelescopio lunar tendrá características similares, y en el rango óptico puede crear un complejo que es 60 veces más nítido que el suelo habitual.

Conclusión

A pesar de que la base lunar sigue siendo una cuestión de un futuro no lejano, ahora está aproximadamente claro para qué sirve y ya se está trabajando para crear tecnologías que se utilizarán en ella.

Material preparado para la revista "Universo, Espacio, Tiempo" , publicado en la edición del autor.