Dit is wat een onderzoek onlangs op de arXiv heeft gepost preprint server hoopt aan te pakken terwijl een team van onderzoekers van Baylor University waterbeheerscenario's voor een zelfvoorzienende maanbasis onderzocht, inclusief de juiste locatie van de basis en hoe het water zou worden gewonnen en behandeld voor veilige consumptie met behulp van geschikt personeel.

Hier bespreekt Universe Today dit onderzoek met Dr. Jeffrey Lee, assistent-adjunct-professor bij het Center for Astrophysics, Space Physics &Engineering Research aan de Baylor University, en hoofdauteur van het onderzoek, over de motivatie achter het onderzoek, significante resultaten , het belang van het hebben van een zichzelf in stand houdende maanbasis, en welke implicaties deze studie zou kunnen hebben voor de komende Artemis-missies. Wat is daarom de motivatie achter dit onderzoek?

Dr. Lee vertelt aan Universe Today:"Dit artikel is voor mij eigenlijk een eclectische afleiding van mijn astrofysisch onderzoek naar oorspronkelijke zwarte gaten, de kosmologie van het vroege heelal, baanbrekende voortstuwingsfysica en mijn geofysisch onderzoek naar de inslagen van asteroïden. Als menselijke missies door het hele zonnestelsel gaan, vooral voor Mars gerealiseerd moeten worden, dan lijkt een permanente maanfaciliteit een logische eerste stap."

Voor het onderzoek onderzochten de onderzoekers de waterbeheervereisten voor een zelfvoorzienende maanbasis voor 100 personen, gemeten op 500 m x 100 x 6 m (1640 ft x 328 ft x 20 ft), inclusief de locatie van de maanbasis in de buurt van waterijsafzettingen. , de technologie die nodig is om het waterijs om te zetten in waterdamp (aangezien vloeibaar water niet kan bestaan ​​op de maan), en de technologie die nodig is voor waterbehandeling en -terugwinning die zou resulteren in een veilige consumptie voor de 100-koppige basis. In het onderzoek zijn de huidige schattingen van het waterverbruik voor Amerikaanse huishoudens gebruikt, namelijk ongeveer 100 gallons per dag (GPD) per persoon, inclusief schoonmaken, koken, drinken, toiletten doorspoelen en kleding wassen.

Daarnaast onderzochten de onderzoekers de hoeveelheid water die nodig is voor de landbouw-, technische en algemene behoeften van de maanbasis. Met betrekking tot de locatie van de maanbasis concludeerden de onderzoekers dat de beste locatie voor de basis ofwel dichtbij, of precies op de Shackleton-de Gerlache Ridge zou zijn, die zich op 89,9°ZB 0,0°O bevindt, of bijna direct op de maanbasis. maan zuidpool. De reden dat deze locatie ideaal is voor waterijsafzettingen is omdat de Shackleton-krater zich in een permanent schaduwgebied (PSR) bevindt, wat betekent dat het in permanente duisternis gehuld is vanwege de kleine axiale helling van de maan, en dat waterijs zich mogelijk in de loop van miljarden jaren heeft opgebouwd. .

Uiteindelijk kwam het team tot de conclusie dat de waterbehoefte voor de 100 man tellende maanbasis voor menselijke, agrarische en technische behoeften 12,3, 72 en 2 acre-voet per jaar bedraagt. Ter context:één acre-foot komt overeen met ongeveer 326.000 gallons, dus een maanbasis met 100 personen zou meer dan 4.000.000 gallons per jaar nodig hebben voor menselijke behoeften, meer dan 23.000.000 gallons per jaar voor landbouwbehoeften en 652.000 gallons per jaar voor technische behoeften. behoeften. Wat waren, op basis van deze bevindingen, de belangrijkste resultaten van dit onderzoek, en welke vervolgstudies zijn momenteel in de maak of gepland?

Dr. Lee vertelt aan Universe Today:“Er is goed bewijs dat er voldoende water op de maan bestaat om een ​​permanente maankolonie te ondersteunen, en de verwerving, behandeling en distributie van het maanwater kan worden bereikt met de huidige technologie. Het is noodzakelijk om toezicht te houden op alle aspecten van het maanwater. De relatieve schaarste en het beheer van water op de maan kan mogelijk inzicht verschaffen voor het verbeteren van het beheer van water op aarde maanwater zou kunnen helpen het waterbeheer op land te verbeteren. De tijdlijn voor dit onderzoek moet echter nog worden bepaald."

De studie bespreekt het in-situ hulpbronnengebruik (ISRU), waarbij beschikbare hulpbronnen ter plaatse worden gebruikt voor zowel duurzaamheid als overlevingskansen. In dit geval wordt gebruik gemaakt van waterijsafzettingen op de maan, en specifiek nabij de zuidpool van de maan, om te voldoen aan de waterbehoeften van een zichzelf onderhoudende maanbasis met plaats voor 100 personen. Het potentieel voor NASA om ISRU te gebruiken heeft de afgelopen jaren aanzienlijk aan kracht gewonnen, omdat het sturen van water van de aarde naar de maan extreem duur zou kunnen blijken te zijn. Maar afgezien van de financiële risico's, kan de bemanning met aanzienlijk gevaar te maken krijgen als een bevoorradingsmissie op weg naar de maan wordt uitgesteld of mislukt. Daarom zou het leren om “van het land te leven” voor een maanbasis een haalbare optie voor de lange termijn kunnen zijn om de noodzaak van bevoorradingsmissies vanaf de aarde te verzachten. Maar welk extra belang zou een zelfvoorzienende maanbasis ook kunnen bieden?

Dr. Lee vertelt aan Universe Today:‘In de loop der jaren is er sprake geweest van een vloedgolf van opwinding over het vooruitzicht om Mars te koloniseren. Op dit moment zijn we inderdaad in staat om een ​​korte menselijke reis naar de Rode Planeet te ondernemen, waarin de astronauten zouden monsters verzamelen, experimenten uitvoeren, vlaggen planten en terugkeren naar de aarde wanneer het volgende lanceervenster zich voordoet. De permanente kolonisatie van Mars is echter veel ambitieuzer en uitdagender. Mars is veel verder weg dan de maan en vergt negen maanden om daar te komen en een retourtijd van 21 maanden (een verblijf van 3 maanden op Mars is nodig tot het volgende lanceervenster aanbreekt)."

Het doel van NASA is om mensen naar Mars te sturen via de maan van het bureau naar Mars Architecture, een uitgebreide, jarenlange inspanning om de noodzakelijke technologieën op de maan te ontwikkelen voor gebruik tijdens een bemande missie naar de Rode Planeet. Dit omvat wetenschap, infrastructuur, transport, bewoning en operaties, om er maar een paar te noemen. Maar zoals opgemerkt:hoewel we met onze huidige technologie (mogelijk) mensen naar de Rode Planeet kunnen sturen voor een kort verblijf, zou een menselijke aanwezigheid op Mars op de lange termijn aanzienlijk meer tijd en middelen vergen.

Dr. Lee vertelt aan Universe Today:“Naast de lage baan om de aarde is de maan een logische volgende bestemming. Maankolonisatie is technologisch haalbaar, en in vergelijking met kolonisatie op Mars is het veel gemakkelijker. Het kunnen vestigen van een maanbasis lijkt een voor de hand liggende vereiste. voor het vestigen van een Mars-basis. Bovendien zou de maan een uitstekend startpunt zijn voor verdere kolonisatie van het zonnestelsel, inclusief mogelijk de uiteindelijke vestiging van kleine kolonies in het binnenland van Near-Earth-asteroïden ideale locatie van waaruit de onderschepping van asteroïden op aarde zou kunnen worden uitgevoerd."

Deze studie komt op het moment dat het Artemis-programma van NASA van plan is om de komende jaren de eerste vrouw en persoon van kleur op het maanoppervlak te laten landen. De huidige landingsplaatsen van de Artemis-missies bevinden zich nabij de zuidpool om toegang te krijgen tot nabijgelegen waterijsafzettingen binnen de bovengenoemde PSR's en zouden ideaal kunnen zijn om ISRU-technologieën te ontwikkelen die ook kunnen worden gebruikt bij toekomstige bemande Mars-missies. Welke implicaties zou deze studie daarom kunnen hebben voor de komende Artemis-missies?

“Voor korte termijn maanbezoeken, zoals de geplande Artemis-missies, is geen maanwater nodig”, vertelt Dr. Lee aan Universe Today. ‘In deze gevallen zou er voldoende water van de aarde gehaald kunnen worden. Als echter op een bepaald moment in de toekomst een maankolonie een prioriteit zou worden, zouden toekomstige Artemis-missies kunnen dienen om waardevolle in situ informatie te verschaffen over de aanwezigheid en overvloed van maankolonies. water, vooral op de zuidpool van de maan en in de buurt van de Shackleton-krater (een ideaal gebied voor een maanbasis).