Waarom is de mijnbouw van water op de Maan zouden verkenning van de ruimte

Maan-mijnbouw-liefhebbers waren bijzonder vrolijk deze week toen de onderzoekers beweerden dat ze had gevonden definitieve bewijs dat water ijs aanwezig is op het oppervlak van de Maan. Er is nog meer water ijs dan we dachten er ook, en we weten waar we veel van het is. Dat kan het nog eenvoudiger is om mij dit water in de toekomst.

Lang voordat deze ontdekking hebben de onderzoekers al te popelen om het opscheppen van water dat kan op de loer op het maanoppervlak. Het is een bron die kan worden ongelooflijk waardevol voor toekomstige lange-termijn-missies op de Maan omdat water essentieel is voor het leven hier op Aarde. Het kan worden gerecycleerd in een lunar habitat of gebruikt voor het drinken van water of zwemmen. Het kan ook worden gebruikt om te helpen de planten groeien op de Maan, die nodig zijn om het haar te voeden toekomst lunar inwoners.

misschien wel de grootste en meest directe toepassing voor lunar water is het maken van een raket brandstof

Maar misschien is de grootste en meest directe toepassing voor lunar water is het maken van een raket brandstof. De belangrijkste onderdelen van de water — zwavelwaterstof en zuurstof — zijn twee van de grootste materialen die worden gebruikt om de macht van de raketten van nu. En het maken van een raket drijfgas uit het water op de Maan zou drastisch bezuinigen op de kosten van het doen van ambitieuze missies in de ruimte. Nu, raketten verlaten van de Aarde moet dragen alle brandstof die ze nodig hebben met hen. Maar door gebruik te maken van de maan ijs, raketten zou kunnen tanken als ze eenmaal aan de ruimte, waardoor ze te bereiken verre locaties voor minder geld.

“Het idee zou zijn om een soort van supply chain begonnen buiten van de Aarde voor bepaalde producten, in het bijzonder voor water als brandstof, zodat het kan veel makkelijker om te navigeren naar de ruimte van het ene lichaam naar het andere,” Julie Brisset, research associate aan de Florida Space Institute, vertelt De Berm.

Het krijgen van iets in de ruimte is duur. Als u wilt dat uw satelliet te bevrijden van de zwaartekracht van de Aarde, moet je veel brandstof aan de brandstof voor de rit naar de baan. In feite, de meeste van het gewicht van een raket bij de start is gewoon de brandstof die nodig is om het ding in de ruimte. En het dieper in de ruimte die u wilt gaan, hoe meer brandstof je nodig hebt. Voor meer energie is nodig om verder en verder weg van de planeet te trekken. Dus missies in de diepere ruimte wordt nog duurder zijn om te betalen voor de extra brandstof die nodig is om er te komen en de grotere raket naar het huis van die brandstof.

“Stel je voor dat je had om uit te rijden naar Denver en er waren ook geen tankstations zijn langs de weg.”

Maar wat als in plaats van het nemen van alle brandstof die u nodig hebt met je van de Aarde, het vullen van uw tank met brandstof die al in de ruimte? Dan, diepe ruimte missies meer zoals cross-country road trips. “Stel je voor dat je had om uit te rijden naar Denver en er waren ook geen tankstations zijn langs de weg en je had om al uw gas met u uit New York,” George Zaaiers, een hoogleraar aan de Colorado School of Mines en voormalig vice-president van de United Launch Alliance, vertelt De Berm. “U kon waarschijnlijk niet op uw auto. U zou hebben voor het trekken van alle brandstof die u nodig heeft.” Dat is de reden waarom het idee van lunar mijnbouw is zo verleidelijk. Het Water van de Maan kon worden gedolven, gebroken uiteen in raketbrandstof, en vervoerd naar een brandstof depot, hetzij in de buurt van de Maan of in een lage baan om de Aarde. Vervolgens raketten niet zou hebben om zo groot te huis al hun brandstof. Ze kon gewoon docking-station met een depot en bij te tanken voor langere reizen naar de ruimte.

Het transport van brandstof van de Maan tot de andere locaties in de ruimte is nergens in de buurt zo prijzig als het transport vanaf de Aarde. De Maan heeft een zesde van de zwaartekracht van de Aarde, wat betekent dat het kost minder energie om te breken met het oppervlak. Zaaiers onlangs deed een analyse over hoe veel het zou kosten om het transport lunar drijfgas naar de verschillende locaties van de ruimte. En aan de maan water te lage baan rond de Aarde, bijvoorbeeld, is nog steeds goedkoper dan het versturen van de Aarde, hoewel onze planeet dichter. “Als je het gaat gebruiken drijfgas in een lage baan om de Aarde, het is nog steeds misschien wel 20 of 30 procent besparingen, het gebruik van lunar drijfgas versus Aarde drijfgas,” zegt Zaaiers.

Wetenschappers zijn aan het fantaseren bent over het draaien van de maan het water in de raket brandstof voor tientallen jaren, als bewijs heeft gemonteerd dat de maan polen kan worden prime voor de mijnbouw. In 1994, is een joint-sonde van de NASA en het AMERIKAANSE leger genaamd Clementine bewijs gevonden dat water bestaat in kraters op de polen van de Maan. Deze plaatsen nooit de Zon onder zien gaan en komen nooit bij temperaturen boven -250 graden Fahrenheit. Meerdere missies naar de Maan sinds hebben aangegeven dat het water aanwezig kunnen zijn op deze locaties. In 2009, NASA sloeg een LCROSS ruimtevaartuig in een krater op de Maan zuidpool, om te zien wat voor soort materialen de impact schopte. NASA vond dat er ongeveer 5 procent water in wat werd uitgeworpen.

Echter, onderzoek deze week gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences geeft aan dat sommige gebieden van de Maan kan overstromen in het water. Onderzoekers aan de Universiteit van Hawaii en de Brown University analyseerde gegevens verzameld van India ‘ s Chandrayaan-1 ruimtesonde, die gelanceerd naar de Maan in 2008. Met behulp van een van de auto ‘ s instrumenten, zijn ze in staat waren aan te wijzen gebieden van ijs op de Maan door het meten van de reflectiveness van het water. Ze merkten ook op deze locaties in infrarood licht, waardoor ze om te bepalen of het water was ijs-vorm en niet van damp of vloeistof. Niet alleen hebben ze bevestigen dat water ijs wordt blootgesteld op het maanoppervlak, maar sommige gebieden van de grond zijn gemaakt van 20 tot 30 procent ijs. Afhankelijk van hoe diep in het oppervlak van het ijs gaat, zou dat voldoende voer voor raket brandstof.

“Wij zijn echt niet nodig om die geconcentreerde overal,” zegt Phil Metzger, planetaire natuurkundige aan de Universiteit van Centraal Florida en mede-oprichter van NASA ‘ s Moeras Werkt op het Kennedy Space Center. “We hoeven alleen maar enkele locaties te hoger de concentratie in om genoeg water te voorzien en alle ruimte transport behoeften voor de komende 30 jaar.”

“Wij weten hoe het ontwerp van de apparatuur uitpakken. We weten alleen nog niet welke apparatuur gebruik te maken.”

Een brandstof depot in een lage baan om de Aarde opent veel mogelijkheden voor nieuwe soorten missies in de ruimte. Een idee is wat we noemen een ruimte tug — a raket die verblijven in de ruimte, het tanken over en over, om de veerboot satellieten naar hun uiteindelijke bestemmingen. Nu, satellieten gaan in hoge banen om de Aarde te worden ingezet in een eerste baan om de aarde en vervolgens een half jaar tot een jaar langzaam verhogen van zichzelf hoger met aan boord de boeg-en hekschroeven. Gedurende die tijd, de satelliet kan niet zijn werk doen, dus het maakt geen geld. Maar met een ruimte tug, satellieten kunnen worden ingezet in een veel lagere banen met kleinere raketten, en dan een herbruikbare raket al in de ruimte zou kunnen “trekken” van de sonde om haar baan in slechts een paar dagen. Dat bespaart satelliet-operatoren geld: ze hoeven niet zo groot van een raket om hun lading in de ruimte, en ze hebben meer tijd om geld te verdienen uit hun sondes.

Zo ja, Maan-water-als-brandstof is aantrekkelijk, maar het zal niet gemakkelijk zijn om te beginnen mijnbouw water in de ruimte. Eerste, moet er een uitgebreide prospectie campagne. Dankzij de PNAS studie, hebben onderzoekers in principe gemaakt van een kaart met waar de sappigste stukken van water ijs op de maan polen. De volgende stap is om te sturen landers en rovers naar die gebieden te achterhalen de beste locatie om te richten en wat de consistentie van het ijs is. Wetenschappers weten nog steeds niet wanneer het ijs in de vorm van modder vermengd met vuil of als het als solide stenen smolten samen met andere materiaal van het oppervlak. “Wij weten hoe het ontwerp van de apparatuur uitpakken. We weten alleen nog niet welke apparatuur gebruik te maken,” zegt Metzger.

Een idee is het ontvangen van de maan bodem met een opgraving robot die vervoert de grondstoffen naar een verwerker. Die processor dan scheidt het ijs uit de bodem door middel van verwarming en breekt het water in zijn basis delen met elektriciteit. Sommige van de resulterende brandstof wordt vervolgens gebruikt om de lancering van de rest van het water af van de Maan op een transport voertuig, op te sturen naar welke brandstof depot moet het in de ruimte.

Natuurlijk, dit is allemaal duur. “Het gaat om een kosten-analyse”, zegt Metzger. “Is het goedkoper om de lancering van de raket brandstof van de Aarde, of is het goedkoper om de lancering van de apparatuur in de ruimte en vervolgens onderhouden van apparatuur en het gebruik van het voortdurend maken raket brandstof in de ruimte?” Gebaseerd op een analyse gedaan door Metzger, Brisset, en Zaaiers, ze schatten dat het zal nog wel een decennium duren voor het investeren in de Maan mijnbouw om winstgevend te zijn. Maar omdat de maan mijnbouw is dus riskant, het is niet mogelijk een veel venture capitalists wil om te springen.

Dat is de reden waarom het team stelt dat de NASA betrokken moet raken door het gedeeltelijk financieren van de vroege mijnbouw ontwikkeling. Op die manier, commerciële investeerders zullen eerder geneigd zijn om de toonhoogte in als een geloofwaardige overheid betrokken is en het dragen van een deel van de kosten.

“Het zou missies naar Mars lagere kosten, en het maakt vrijwel alles wat we doen buiten de Aarde betaalbaar.”

De NASA zou het niet gewoon doen beleggers een voordeel, ofwel: de ruimte-agentschap heeft gesuggereerd dat het misschien nodig om 100 ton brandstof per jaar aan de macht voertuigen verlaten van het maanoppervlak uit een basis, volgens de Zaaiers’ analyse. Als ze hadden het schip al van dat van de Aarde, het kost rond de $3,5 miljard per jaar. De besparingen van het maken van de Maan brandstof kunnen maken missies naar de Maan en Mars goedkoper. “Het zou missies naar Mars lagere kosten, en het maakt vrijwel alles wat we doen buiten de Aarde betaalbare,” zegt Zaaiers. Bijvoorbeeld, het gebruik van lunar drijfgas te tanken raketten zouden verlagen van de kosten van het gaan naar de Maan vanaf de Aarde met een factor drie, volgens de Zaaiers. Dat is een belangrijk detail, gegeven de NASA is op zoek naar bemande missies naar de Maan weer.

“Ik zeg al jaren dat water is de olie van de ruimte,” zegt Zaaiers, toe te voegen: “Als NASA’ s plannen om een permanente aanwezigheid van de mens op de Maan, het eerste wat NASA moet doen is het bouwen van een installatie voor de productie van brandstof.”