APAKAH PERLOMBONGAN BULAN?

Send

Sejak kami mula mengirim misi pasukan ke Bulan, orang-orang telah bermimpi hari ketika kita mungkin suatu hari menjajahnya. Bayangkan saja, penempatan di permukaan bulan, di mana setiap orang selalu merasakan hanya sekitar 15% lebih berat seperti yang mereka lakukan di Bumi. Dan pada masa lapang, para penjajah dapat melakukan semua jenis perjalanan penyelidikan yang sejuk di permukaan dalam perjalanan bulan. Harus akui, kedengarannya menyeronokkan!

Baru-baru ini, idea mencari dan menambang di Bulan telah dicadangkan. Hal ini sebagian disebabkan oleh penjelajahan ruang angkasa yang diperbaharui, tetapi juga peningkatan perusahaan aeroangkasa swasta dan industri NewSpace. Dengan misi ke jadual Bulan untuk tahun-tahun dan dekad yang akan datang, nampaknya logik untuk memikirkan bagaimana kita dapat menubuhkan industri perlombongan dan industri lain di sana juga?

Kaedah yang dicadangkan:

Beberapa cadangan telah dibuat untuk mewujudkan operasi perlombongan di Bulan; pada mulanya oleh agensi angkasa seperti NASA, tetapi baru-baru ini oleh kepentingan swasta. Banyak cadangan awal berlaku pada tahun 1950-an, sebagai tindak balas kepada Space Race, yang melihat koloni lunar sebagai hasil logik dari penjelajahan bulan.

Sebagai contoh, pada tahun 1954 Arthur C. Clarke mengusulkan pangkalan bulan di mana modul kembung ditutupi debu bulan untuk penebat dan komunikasi disediakan oleh tiang radio kembung. Dan pada tahun 1959, John S. Rinehart - pengarah Makmal Penyelidikan Perlombongan di Colorado School of Mines - mencadangkan pangkalan tiub yang akan "melayang" di permukaan.

Sejak masa itu, NASA, Angkatan Darat dan Tentera Udara AS, dan agensi angkasa lain telah mengeluarkan cadangan untuk mewujudkan penyelesaian bulan. Dalam semua kes, rancangan ini berisi peruntukan untuk penggunaan sumber daya untuk menjadikan pangkalan itu sebagai mandiri mungkin. Namun, rancangan ini mendahului program Apollo, dan sebagian besar ditinggalkan setelah kesimpulannya. Hanya dalam beberapa dekad yang lalu, cadangan terperinci telah dibuat sekali lagi.

Sebagai contoh, selama Pemerintahan Bush (2001-2009), NASA memberikan kemungkinan untuk membuat "pos lunar". Selaras dengan Visi mereka untuk Eksplorasi Angkasa (2004), rancangan tersebut menuntut pembinaan pangkalan di Bulan antara 2019 dan 2024. Salah satu aspek penting dalam rancangan ini adalah penggunaan teknik ISRU untuk menghasilkan oksigen dari regolit sekitarnya.

Rancangan ini dibatalkan oleh pemerintahan Obama dan diganti dengan rencana untuk misi Mars Direct (dikenal sebagai "Perjalanan ke Mars" NASA. Namun, semasa bengkel pada tahun 2014, perwakilan dari NASA bertemu dengan ahli genetik Harvard, George Church, Peter Diamandis dari Yayasan X Prize dan pakar lain untuk membincangkan pilihan kos rendah untuk kembali ke Bulan.

Kertas kerja bengkel, yang diterbitkan dalam edisi khas Ruang Baru, terangkan bagaimana penyelesaian dapat dibangun di Bulan menjelang 2022 dengan hanya $ 10 bilion USD. Menurut makalah mereka, asas kos rendah mungkin dilakukan berkat pengembangan perniagaan pelancaran ruang, kemunculan industri NewSpace, percetakan 3D, robot autonomi, dan teknologi lain yang baru dikembangkan.

Pada bulan Disember 2015, sebuah simposium antarabangsa bertajuk "Bulan 2020-2030 - Era Baru Eksplorasi Manusia dan Robotik yang Diselaraskan" berlangsung di Pusat Penyelidikan dan Teknologi Angkasa Eropah. Pada masa itu, Ketua Pengarah ESA (Jan Woerner) yang baru menyatakan keinginan agensi itu untuk mewujudkan pangkalan lunar antarabangsa menggunakan pekerja robotik, teknik percetakan 3D, dan penggunaan sumber daya in-situ.

Pada tahun 2010, NASA menubuhkan Pertandingan Perlombongan Robotik, pertandingan berasaskan insentif tahunan di mana pelajar universiti merancang dan membina robot untuk menavigasi persekitaran Mars yang disimulasikan. Salah satu aspek penting dalam pertandingan ini ialah mencipta robot yang boleh bergantung pada ISRU untuk mengubah sumber tempatan menjadi bahan yang boleh digunakan. Aplikasi yang dihasilkan juga mungkin akan berguna semasa misi bulan yang akan datang.

Agensi angkasa lain juga mempunyai rancangan untuk pangkalan lunar dalam beberapa dekad yang akan datang. Agensi ruang angkasa Rusia (Roscosmos) telah mengeluarkan rancangan untuk membangun pangkalan bulan pada tahun 2020, dan Badan Angkasa Negara China (CNSA) mengusulkan untuk membangun pangkalan tersebut dalam jangka waktu yang sama, berkat kejayaan program Chang'e.

Dan industri NewSpace juga telah menghasilkan beberapa cadangan menarik akhir-akhir ini. Pada tahun 2010, sekumpulan pengusaha Silicon Valley berkumpul untuk membuat Moon Express, sebuah syarikat swasta yang merancang untuk menawarkan perkhidmatan pengangkutan dan data robot bulan komersial, serta tujuan jangka panjang untuk melombong Bulan. Pada bulan Disember 2015, mereka menjadi syarikat pertama yang bertanding untuk Hadiah Lunar X untuk membina dan menguji pendaratan robot - MX-1.

Pada tahun 2010, Arkyd Astronautics (dinamakan semula sebagai Planetary Resources pada tahun 2012) dilancarkan untuk tujuan mengembangkan dan menggunakan teknologi untuk penambangan asteroid. Pada tahun 2013, Deep Space Industries dibentuk dengan tujuan yang sama. Walaupun syarikat-syarikat ini tertumpu pada asteroid, daya tariknya hampir sama dengan perlombongan bulan - yang memperluas sumber daya manusia di luar Bumi.

Sumber:

Berdasarkan kajian batuan bulan, yang dibawa kembali oleh misi Apollo, para saintis telah mengetahui bahawa permukaan bulan kaya dengan mineral. Komposisi keseluruhannya bergantung pada sama ada batu-batu itu berasal dari maria lunar (dataran besar, gelap, basaltik yang terbentuk dari letusan bulan) atau dataran tinggi bulan.

Batu yang diperoleh dari maria lunar menunjukkan jejak logam yang besar, dengan 14.9% alumina (Al²O³), 11.8% kalsium oksida (kapur), 14.1% oksida besi, 9.2% magnesia (MgO), 3.9% titanium dioksida (TiO²) dan 0.6% sodium oksida (Na²O). Yang diperoleh dari dataran tinggi bulan serupa dalam komposisi, dengan 24.0% alumina, 15.9% kapur, 5.9% besi oksida, 7.5% magnesia, dan 0.6% titanium dioksida dan natrium oksida.

Kajian yang sama menunjukkan bahawa batu bulan mengandungi sejumlah besar oksigen, terutama dalam bentuk mineral teroksidasi. Eksperimen telah dilakukan yang telah menunjukkan bagaimana oksigen ini dapat diekstraksi untuk memberikan udara bernafas kepada angkasawan, dan dapat digunakan untuk membuat air dan bahkan bahan bakar roket.

Bulan juga mempunyai kepekatan Logam Langka Bumi (REM), yang menarik kerana dua sebab. Di satu pihak, REM menjadi semakin penting bagi ekonomi global, kerana digunakan secara meluas dalam peranti elektronik. Sebaliknya, 90% rizab REM semasa dikendalikan oleh China; jadi mempunyai akses yang stabil ke sumber luar dianggap oleh sesetengah pihak sebagai masalah keselamatan negara.

Begitu juga, Bulan mempunyai sejumlah besar air yang terkandung di dalam regolith lunarnya dan di kawasan yang dibayangi secara kekal di wilayah kutub utara dan selatannya. Air ini juga akan sangat berharga sebagai sumber bahan bakar roket, apatah lagi air minum untuk angkasawan.

Selain itu, batu bulan telah menunjukkan bahawa bahagian dalam Bulan mungkin juga mengandungi sumber air yang besar. Dan dari sampel tanah bulan, dihitung bahawa air yang teradsorpsi dapat ada pada kepekatan 10 hingga 1000 bahagian per juta. Pada mulanya, kepekatan air di dalam batu bulan adalah akibat pencemaran.

Tetapi sejak masa itu, banyak misi tidak hanya menemui sampel air di permukaan bulan, tetapi juga menunjukkan bukti dari mana asalnya. Yang pertama adalah India Chandrayaan-1 misi, yang menghantar impak ke permukaan bulan pada 18 November 2008. Selama 25 minit keturunannya, Chandra's Altitudinal Composition Explorer (CHACE) dari probe menemui bukti air di atmosfera bulan yang tipis.

Pada bulan Mac 2010, instrumen Mini-RF di atas kapal Chandrayaan-1 menemui lebih daripada 40 kawah gelap secara kekal di dekat kutub utara Bulan yang dihipotesiskan mengandungi sebanyak 600 juta metrik tan (661.387 juta tan AS) air-es.

Pada bulan November 2009, penyelidikan ruang angkasa NASA LCROSS membuat penemuan serupa di sekitar wilayah kutub selatan, sebagai impak yang dihantar ke permukaan yang menendang bahan yang terbukti berisi air kristal. Pada tahun 2012, tinjauan yang dilakukan oleh Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) mendedahkan bahawa ais membuat hingga 22% bahan di lantai kawah Shakleton (terletak di wilayah kutub selatan).

Telah berteori bahawa semua air ini disampaikan dengan kombinasi mekanisme. Untuk satu, pengeboman biasa oleh komet yang membawa air, asteroid dan meteoroid dalam jangka masa geologi boleh menyimpan sebahagian besarnya. Juga telah dibahaskan bahawa ia dihasilkan secara tempatan oleh ion hidrogen angin suria yang digabungkan dengan mineral yang mengandung oksigen.

Tetapi mungkin komoditi paling berharga di permukaan Bulan mungkin helium-3. Helium-3 adalah atom yang dipancarkan oleh Matahari dalam jumlah besar, dan merupakan produk sampingan dari reaksi peleburan yang berlaku di dalamnya. Walaupun terdapat sedikit permintaan untuk helium-3 hari ini, ahli fizik berpendapat bahawa ia akan berfungsi sebagai bahan bakar yang ideal untuk reaktor peleburan.

Angin suria Matahari membawa helium-3 dari Matahari dan keluar ke angkasa - akhirnya keluar dari Sistem Suria sepenuhnya. Tetapi zarah helium-3 dapat menabrak objek yang menghalangnya, seperti Bulan. Para saintis tidak dapat menemui sumber helium-3 di Bumi, tetapi nampaknya terdapat di Bulan dalam jumlah besar.

Faedah:

Dari sudut komersial dan saintifik, terdapat beberapa sebab mengapa perlombongan Bulan akan bermanfaat bagi umat manusia. Sebagai permulaan, sangat penting bagi rancangan untuk membangun penempatan di Bulan, kerana penggunaan sumber daya in-situ (ISRU) akan jauh lebih efektif daripada mengangkut bahan dari Bumi.

Juga, diramalkan bahawa usaha eksplorasi ruang angkasa yang dicadangkan untuk abad ke-21 akan memerlukan sejumlah besar bahan. Apa yang ditambang di Bulan akan diluncurkan ke angkasa dengan sebahagian kecil dari kos yang ditambang di Bumi, kerana graviti dan kelajuan pelarian Bulan yang jauh lebih rendah.

Di samping itu, Bulan mempunyai banyak bahan mentah yang bergantung kepada manusia. Sama seperti Bumi, ia terdiri daripada batu silikat dan logam yang dibezakan antara lapisan geokimia yang berbeza. Ini terdiri daripada inti dalaman kaya besi, dan teras luar cecair kaya besi, lapisan sempadan sebahagian cair, dan mantel padat dan kerak.

Di samping itu, telah diakui selama beberapa waktu bahawa pangkalan bulan - yang akan merangkumi operasi sumber daya - akan menjadi keuntungan bagi misi yang lebih jauh ke dalam Sistem Suria. Untuk misi yang menuju ke Marikh dalam beberapa dekad yang akan datang, Sistem Suria luar, atau bahkan Venus dan Mercury, kemampuan untuk dipasang kembali dari pos lunar akan mengurangkan kos misi individu secara drastik.

Cabaran:

Secara semula jadi, prospek penempatan kepentingan perlombongan di Bulan juga menghadirkan beberapa cabaran serius. Sebagai contoh, mana-mana pangkalan di Bulan perlu dilindungi dari suhu permukaan, yang berkisar dari sangat rendah hingga tinggi - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) hingga 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) - di khatulistiwa dan rata-rata 150 K (-123.15 ° C; -189.67 ° F) di kawasan kutub.

Pendedahan sinaran juga menjadi masalah. Oleh kerana atmosfer yang sangat tipis dan kekurangan medan magnet, permukaan bulan mengalami separuh radiasi sebanyak objek di ruang antarplanet. Ini bermaksud bahawa angkasawan dan / atau pekerja bulan berisiko tinggi terkena sinar kosmik, proton dari angin suria, dan radiasi yang disebabkan oleh cahaya matahari.

Kemudian ada debu Bulan, yang merupakan bahan berkaca yang sangat kasar yang telah terbentuk oleh kesan mikrometeorit selama berbilion tahun di permukaan. Oleh kerana tidak ada cuaca dan hakisan, debu Bulan tidak dapat dibendung dan dapat menyebabkan malapetaka dengan mesin, dan menimbulkan bahaya kesihatan. Terburuk dari semua, ia tetap pada semua yang disentuhnya, dan merupakan gangguan besar bagi kru Apollo!

Dan walaupun graviti bawahnya menarik sehubungan dengan pelancaran, tidak jelas apakah kesan jangka panjang terhadap kesihatan terhadap manusia. Seperti yang telah ditunjukkan oleh penyelidikan berulang, pendedahan kepada graviti sifar dalam jangka waktu sebulan menyebabkan degenerasi otot dan kehilangan kepadatan tulang, serta penurunan fungsi organ dan sistem imun yang tertekan.

Di samping itu, ada kemungkinan rintangan undang-undang yang mungkin dihadapi oleh perlombongan bulan. Ini disebabkan oleh "Perjanjian Prinsip-Prinsip yang Mengatur Kegiatan Negara-negara dalam Penerokaan dan Penggunaan Angkasa Luar, termasuk Bulan dan Badan Langit Lain" - atau dikenal sebagai "Perjanjian Luar Angkasa". Sesuai dengan perjanjian ini, yang diawasi oleh Pejabat Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu untuk Hal Ehwal Luar Angkasa, tidak ada negara yang diizinkan memiliki tanah di Bulan.

Dan sementara ada banyak spekulasi tentang "celah" yang tidak secara tegas melarang pemilikan swasta, tidak ada konsensus hukum mengenai hal ini. Oleh yang demikian, seiring dengan kemungkinan pencarian dan penambangan bulan, kerangka undang-undang harus disusun yang memastikan semuanya berjalan lancar.

Meskipun mungkin jauh, tidak masuk akal untuk berpikir bahwa suatu hari nanti, kita dapat menambang Bulan. Dan dengan bekalan logamnya yang kaya (termasuk REM) menjadi sebahagian daripada ekonomi kita, kita dapat melihat masa depan yang dicirikan oleh kekurangan bekalan!

Kami telah menulis banyak artikel mengenai perlombongan Bulan dan penjajahan di sini di Space Magazine. Inilah Siapakah Orang Pertama di Bulan ?, Apa Pendaratan Lunar Pertama ?, Berapa Banyak Orang Berjalan di Bulan ?, Bolehkah Anda Membeli Tanah di Bulan ?, dan Membangun Pangkalan Angkasa, Bahagian 1: Mengapa Mine On Bulan Atau Asteroid?

Untuk maklumat lebih lanjut, pastikan untuk melihat infografik ini mengenai Moon Mining dari Makmal Jet Propulsion NASA.

Astronomy Cast juga mempunyai beberapa episod menarik mengenai perkara ini. Dengarkan di sini - Episod 17: Dari mana datangnya bulan? dan Episod 113: Bulan - Bahagian I.

Sumber: