التعدين المياه على سطح القمر سوف تعطينا الفضاء. لا تصدق ؟

المناجم القمر خاصة كانت المبتهجين هذا الأسبوع عندما أعلن العلماء أنهم وجدوا أدلة قوية على وجود جليد الماء على سطح القمر. هناك ما هو أكثر بكثير الجليد مما كنا نظن, و الآن نحن نعرف بالضبط أين هو. هذا يمكن تبسيط كبير في استخراج المياه في المستقبل.

فترة طويلة قبل هذا الاكتشاف العلماء حاولت أن أجد أي المياه التي يمكن أن تخفي على سطح القمر. هذا هو المورد الذي سوف يكون قيمة بشكل لا يصدق في المستقبل على المدى الطويل البعثات على القمر منذ أن الماء ضروري للحياة على الأرض. يمكن معالجتها في مجموعة القمري الموئل أو استخدامها للشرب أو الاستحمام. كما أنه من الممكن أن تنمو النباتات اللازمة لتشغيل القمر في المستقبل نسمة.

ربما أكبر وأكثر التطبيق المباشر إلى المياه على سطح القمر هو وقود الصواريخ. المكونات الرئيسية من الماء — الهيدروجين والأكسجين — اثنين من أهم المواد التي تجعل من وقود الصواريخ. و إذا كنت تجعل من وقود الصواريخ من المياه على القمر ، سيكون من الرائع أن حفظ على إجراء طموح البعثات في الفضاء. في هذه اللحظة الصواريخ التي تترك الأرض يجب أن تحمل كل الوقود الذي يحتاجونه معهم. ولكن باستخدام القمر الجليد على صواريخ يمكن تزويدها بالوقود أثناء وجوده في الفضاء ، للوصول إلى الأماكن البعيدة لأقل من المال.

هو الماء أفضل من النفط ؟

"الفكرة هي خلق نوع من سلسلة التوريد التي بدأت خارج الأرض لبعض المنتجات — وخاصة المياه كعنصر من عناصر الوقود كان من السهل على التحرك عبر الفضاء من جسم إلى آخر" ، ويقول جولي Brisset ، الباحث في معهد الفضاء في فلوريدا.

إلى تقديم شيء في الفضاء هو دائما مكلفة. إذا كنت تريد صاحبك كسر بعيدا عن جاذبية الأرض تحتاج إلى الكثير من الوقود إلى المدار. في الواقع, معظم الوزن يتحملها الصواريخ في إطلاق تنفق على الوقود. و أعمق في الفضاء تذهب أكثر تحتاج إلى الوقود. المزيد من الطاقة اللازمة لكسر بعيدا عن جاذبية كوكب الأرض. ولذلك بعثات الفضاء السحيق أصبحت أكثر تكلفة بسبب الصواريخ يحتاج إلى كبير و تحتاج إلى الكثير من الوقود.

ولكن ماذا لو بدلا من الاضطرار إلى اتخاذ الوقود على أرض الواقع ، يمكن أن تملأ خزان الوقود التي لديك بالفعل في الفضاء ؟ ثم بعثة إلى الفضاء السحيق سيكون شائعا مثل رحلات من مدينة إلى أخرى. "تخيل أن لديك للذهاب من دنفر ، و على الطريق هناك محطات الوقود وكان عليك أن تحمل معها الكثير من البنزين إلى نيويورك" يقول جورج سورز ، أستاذ كلية كولورادو للتعدين و نائب الرئيس السابق من الولايات المتحدة شن التحالف. "هل أنت متأكد من أنك لا تحصل على الحظ كل هذا في السيارة. سوف تضطر إلى اتخاذ مقطورة." هذا هو السبب في فكرة التنمية القمرية حتى يثير العقل. الماء على سطح القمر يمكن أن تكون مزروعة بالألغام ، إلى أن تنقسم إلى وقود الصواريخ و تحمل إما في القمر أو المدار الأرضي المنخفض. الصواريخ لا تحتاج إلى أن تكون كبيرة تحمل كل الوقود. فإنها يمكن أن مجرد قفص الاتهام مع محطة وقود تزود بالوقود للرحلات الطويلة.

نقل الوقود من القمر إلى أماكن أخرى في الفضاء سوف تكون أرخص بكثير من النقل من الأرض. على القمر سدس جاذبية الأرض ، وبالتالي تحتاج إلى طاقة أقل لكسر بعيدا عن السطح. منذ وقت ليس ببعيد Sauers إجراء تحليل تكلفة النقل من القمر الوقود إلى مواقع مختلفة في الفضاء. الشحن المياه على سطح القمر في مدار منخفض حول الأرض ، على سبيل المثال ، هو أرخص من إرساله من الأرض, على الرغم من أن كوكبنا هو أقرب. "إذا كنت تريد الذهاب إلى استخدام الوقود في مدار منخفض حول الأرض ، وفورات سيكون 20-30 في المئة ، إذا كنت تستخدم القمري الوقود بدلا من الأرض" يقول Sauers.

العلماء تخيل عن صنع القمر الماء إلى وقود الصواريخ ، لعدة عقود ، لأنه ليس هناك أدلة حول ملاءمة من قطبي القمر لتطوير الجليد. في عام 1994 ، دراسة مشتركة أجرتها وكالة ناسا والجيش الأمريكي دعا كليمنتين أظهرت أن الماء موجود في الحفر في قطبي القمر. هذه الأماكن لم ترى ضوء الشمس ولم تصل درجات الحرارة فوق -250 درجة فهرنهايت. عدة بعثات إلى القمر منذ ذلك الحين أكدت أن المياه يمكن أن تكون في هذه الأماكن. في عام 2009, ناسا إسقاط المركبة الفضائية LCROSS في الحفرة في القطب الجنوبي للقمر لمعرفة المواد التي سوف رمي لكمة. وجد أن الانبعاثات كان 5 ٪ من المياه.

ومع ذلك ، نشرت هذا الأسبوع في PNAS ، تبين الدراسة أن بعض المناطق من القمر يمكن أن يكون غرق في الماء. علماء من جامعة هاواي وجامعة براون تحليل البيانات التي تم جمعها من قبل الهندي آلة "Chandrayaan-1" ، الذين ذهبوا إلى القمر في عام 2008. باستخدام واحدة من أدوات أنهم كانوا قادرين على تحديد بعض المناطق من الجليد على سطح القمر ، قياس الانعكاسية من الماء. كما ينظر إلى هذه المواقع في الأشعة تحت الحمراء و قرر أن الماء أخذ شكل جليد ، وليس سائل أو بخار. ليس فقط أنها أكدت أن جليد الماء موجود على سطح القمر, بل أن بعض المناطق على الأرض 20-30 في المئة من الجليد. اعتمادا على مدى عمق يذهب الجليد تحت السطح ، سيكون من الممكن تحديد مكان الإنتاج من مكونات وقود الصواريخ.

"نحن لا تحتاج إلى الحصول على كل شيء دفعة واحدة" ، وقال فيل ميتزجر ، الكواكب فيزيائي من جامعة سنترال فلوريدا. "نحن بحاجة إلى بعض الأماكن من تركيز عال أن يكون كافياكمية من المياه لتوفير جميع احتياجات النقل الفضائي على مدى السنوات ال 30 المقبلة."

مستودع الوقود في المدار الأرضي المنخفض يفتح آفاقا جديدة في البعثات في الفضاء. على سبيل المثال ، سيكون من الممكن بناء القاطرة الفضائية, صاروخ في الفضاء بالوقود مرة أخرى و مرة أخرى ، ويأخذ الأقمار الصناعية إلى الوجهة المطلوبة. الآن الأقمار الصناعية التي يتم عرضها في المدار ، تنفق من ستة أشهر إلى سنة ببطء تسلق أعلى مع مساعدة من على متن الطائرة محركات. خلال هذا الوقت لا يستطيعون القيام بعملهم و لا تجلب المال. ولكن مع القاطرة الفضائية والأقمار الصناعية يمكن نشرها إلى أقل من مدارات مع الصواريخ الصغيرة ، ومن ثم استخدام مساحة القطر أن يسلم الأقمار الصناعية إلى المدار المطلوب في بضعة أيام فقط. وهذا من شأنه أن ينقذ مشغلي الأقمار الصناعية المال: قد يكون إطلاق الصواريخ الكبيرة لإيصال البضائع إلى الفضاء ، لديهم المزيد من الوقت للعمل مع رفيقه.

نعم ، القمري الماء كوقود كبيرة ، ولكن أن تبدأ الإنتاج لن يكون سهلا. أولا, تحتاج إلى إجراء استكشاف واسعة النطاق. بفضل الدراسة المحميات العلماء أساسا إنشاء خريطة تبين أين تجد عصيرا المناطق مع الماء الجليد في قطبي القمر. الخطوة التالية ستكون ارسال الهبوط وحدات القمري روفرز إلى البحث عن أفضل المواقع. العلماء لا يعرفون حتى الآن في ما تشكل الجليد في شكل وطين مختلطة مع الثلج ، أو في شكل كتل صلبة مختلطة مع غيرها من المواد السطحية. "نحن نعرف كيفية تصميم معدات استخراج ذلك. نحن فقط لا نعرف ما هي المعدات لاستخدامها" ، ويقول ميتزجر.

فكرة واحدة لحفر التربة القمرية مع حفارة ، التي ترسل المواد إلى المعالج. المعالج يفصل الثلج من القالب في عملية التدفئة و ينهار الماء إلى المكونات الأساسية مع مساعدة من الكهرباء. جزء من الناتج الوقود ثم يتم استخدامها لتشغيل بقية الماء من القمر على السيارة في مستودع الوقود.

طبعا كل هذا سوف تكون مكلفة. "كل ذلك يأتي نزولا إلى تحليل التكلفة," يقول ميتزجر. "أرخص لتشغيل وقود الصواريخ من الأرض ، أو أرخص لإطلاق المعدات إلى الفضاء مرة واحدة ، ومن ثم الحفاظ على هذه المعدات واستخدامها لتحقيق وقود الصواريخ في الفضاء؟". استنادا إلى تحليل أجراه ميتزجر ، Brisset و Towercom جاءوا إلى استنتاج مفاده أن الاستثمار في مجال التعدين على سطح القمر سوف يستغرق عشر سنوات عائد الربح. ولكن كما القمر التعدين هو عمل محفوف بالمخاطر ، ربما ، الرأسماليين لا ترغب في المشاركة بنشاط في هذه المسألة.

هذا هو السبب يقترح الفريق أن ناسا أن المشاركة في التمويل الجزئي من أوائل التطورات في مجال التعدين. وهكذا التجارية المستثمرين من المرجح أن تتعاون مع وكالة السمعة التي سوف تحمل جزء من نفقات.

"ناسا" لن توفر خدمة المستثمرين: وكالة الفضاء إلى أن كل عام قد تتطلب تصل إلى 100 طن متري من الوقود للتزود بالوقود للمركبات ، وترك سطح القمر من القاعدة. إذا كان كل شيء يتم تشغيل مع الأرض, سوف تحتاج إلى حوالي 3.5 مليار دولار سنويا. وفورات من خلال إنشاء القمري الوقود سوف تجعل البعثات إلى القمر و المريخ أرخص. "بعثة إلى المريخ سيكون أرخص و كل ما نقوم به خارج الأرض أيضا" يقول Sauers. على سبيل المثال ، استخدام القمر للتزود بالوقود الصواريخ من شأنه أن يقلل من تكلفة الطيران إلى القمر من الأرض ثلاث مرات ، قال Sauers. وهذا أمر مهم بالنظر إلى أن وكالة ناسا هو ذاهب لإجراء مهمة تنطوي على البشر على القمر مرة أخرى.

"لسنوات عديدة لقد قال أن الماء هو النفط من الكون" يقول Sauers ويضيف: "إذا كانت خطط ناسا لإنشاء المستوطنات البشرية الدائمة على القمر أول شيء كنت بحاجة إلى القيام به وكالة ناسا ، هو بناء مرفق إنتاج الوقود."