Ay'ın Kolonizasyonu - Colonization of the Moon

Ay'ın kolonizasyonu, Dünya'ya en yakın astronomik cisim ve Dünya'nın tek doğal uydusu olan Ay'da kalıcı insan yerleşimi veya robotik varlık tesis etmek için bazı önerilerde kullanılan bir kavramdır .

İlk kalıcı bir insan uzay kolonisi veya yerleşimi için Ay'ın seçimi, Dünya'ya olan yakınlığından faydalanacaktır.

Ay yerleşiminin önerilen amaçlarından biri , özel uzay şirketleri tarafından yakın gelecekte Ay'da turizm yapılmasıdır .

Discovery su ile topraktaki Ay kutuplar tarafından Chandrayaan-1 ( USAK Moon'da 2008-09 ilgiyitazeleyerek olarak), 1990'larda NASA misyonları sonra Aysal buz varlığını önerdi.

teklifler

Ay kolonisi fikri, Uzay Çağı'ndan önce ortaya çıktı . 1638'de Piskopos John Wilkins , Ay'da bir insan kolonisi öngördüğü Yeni Bir Dünya ve Başka Bir Gezegen Hakkında Bir Söylem yazdı . Konstantin Tsiolkovsky (1857–1935), diğerleri arasında da böyle bir adım önerdi.

1950'lerden itibaren bilim adamları, mühendisler ve diğerleri tarafından bir dizi daha somut kavram ve tasarım önerildi. 1954'te bilim kurgu yazarı Arthur C. Clarke , yalıtım için ay tozuyla kaplanmış şişme modüllerden oluşan bir ay tabanı önerdi . Alçak Dünya yörüngesine monte edilmiş bir uzay gemisi Ay'a fırlatılacak ve astronotlar iglo benzeri modüller ve şişirilebilir bir radyo direği kuracaktı . Sonraki adımlar, daha büyük, kalıcı bir kubbenin kurulmasını; bir yosun bazlı hava temizleyici ; güç sağlamak için bir nükleer reaktör ; ve uzaydaki gezegenler arası gemilere kargo ve yakıt fırlatmak için elektromanyetik toplar .

1959'da John S. Rinehart, en güvenli tasarımın "durağan bir toz okyanusunda yüzebilecek" bir yapı olacağını öne sürdü , çünkü bu kavramın ana hatları çizildiği sırada mil derinliğinde olabileceğine dair teoriler vardı. Ay'daki toz okyanusları. Önerilen tasarım , tabanın üzerine yerleştirilmiş bir mikrometeoroid kalkan ile her iki ucunda yarım kubbeli bir yarım silindirden oluşuyordu .

Ay keşfi

2019'a kadar keşif

Uzay aracı tarafından Ay yüzeyine Keşif ile 1959 yılında başlayan Sovyetler Birliği'nin 'nin Luna programı . Luna 1 Ay'ı kaçırdı, ancak Luna 2 yüzeyine sert bir iniş (darbe) yaptı ve dünya dışı bir cisim üzerindeki ilk yapay nesne oldu. Aynı yıl, Luna 3 görevi, Ay'ın şimdiye kadar görülmeyen uzak tarafının fotoğraflarını Dünya'ya gönderdi ve on yıllık bir robotik ay keşifleri dizisinin başlangıcını işaret etti.

1961'de ABD Başkanı John F. Kennedy , Sovyetlerin uzay araştırma programına yanıt olarak 25 Mayıs'ta ABD Kongresi'ne şunları söyledi : Ay ve onu güvenli bir şekilde Dünya'ya geri döndürmek." Aynı yıl Sovyet liderliği, Ay'a bir adam indirme ve bir ay üssü kurma konusunda ilk kamu açıklamalarından bazılarını yaptı.

Ay yüzeyinin mürettebatlı keşfi, 1968'de Apollo 8 uzay aracının Ay'ın yörüngesinde üç astronotla birlikte dönmesiyle başladı . Bu, insanlığın uzak tarafa ilk doğrudan bakışıydı. Ertesi yıl, Apollo 11 'ler Ay Modülü Ay'a seyahat insanların yeteneğini kanıtlayan Ay'da iki astronot indi, orada bilimsel araştırma çalışması yapmak ve geri numune malzemeleri getir.

Ay'a ek görevler bu keşif aşamasına devam etti. 1969'da Apollo 12 görevi, Surveyor 3 uzay aracının yanına indi ve hassas iniş kabiliyeti gösterdi. Ay yüzeyinde mürettebatlı bir aracın kullanımı, 1971'de Apollo 15 sırasında Ay Gezici Araç ile gösterildi . Apollo 16 , Ay'ın engebeli dağlık bölgelerine ilk inişini yaptı . Ay'ın daha fazla keşfine olan ilgi Amerikan halkı arasında azalmaya başlamıştı. 1972'de Apollo 17 , Apollo'nun son ay göreviydi ve daha ileri planlanmış görevler Başkan Nixon'ın direktifiyle rafa kaldırıldı . Bunun yerine, odak Uzay Mekiğine ve Dünya yörüngesindeki mürettebatlı görevlere çevrildi .

Apollo programı, bilimsel getirilerine ek olarak, ay ortamında yaşamak ve çalışmak hakkında da değerli dersler verdi.

Sovyet Aysal programlar mürettebatlı Ay'a bir mürettebatlı misyon gönderilemedi. 1966'da Luna 9 , ay yüzeyinin yumuşak bir iniş ve yakın çekim çekimlerini gerçekleştiren ilk sondaydı. 1970'de Luna 16 , ilk Sovyet ay toprağı örneklerini geri getirirken, 1970 ve 1973'te Lunokhod programı sırasında Ay'a iki robotik gezici indi. Lunokhod 1 ay yüzeyini 322 gün boyunca araştırdı ve Lunokhod 2 Ay'da sadece dört ay çalıştı ancak üçüncü bir mesafeyi daha kat etti. 1974, son Amerikan mürettebatlı inişinden iki yıl sonra, Sovyet Moonshot'ın sonunu gördü. Mürettebatlı inişlerin yanı sıra, terk edilmiş bir Sovyet Ay programı , keşif araçları ve yüzey modüllerinin geliştirilmiş maketlerini içeren ilk ayrıntılı proje olan ay üssü " Zvezda " nın inşasını içeriyordu .

Takip eden yıllarda, Ay'ı keşfetmeye olan ilgi önemli ölçüde azaldı ve yalnızca birkaç adanmış meraklı geri dönüşü destekledi. NASA'nın Clementine (1994) ve Lunar Prospector (1998) misyonları tarafından toplanan kutuplardaki ay buzunun kanıtları, Ay'a kendi misyonunu tasarlayan bir Çin uzay programının potansiyel büyümesi gibi bazı tartışmaları yeniden alevlendirdi . Daha sonraki araştırmalar, başlangıçta düşünülenden çok daha az buz (eğer varsa) bulunduğunu, ancak yine de başka formlarda bazı kullanılabilir hidrojen birikintileri olabileceğini öne sürdü. Eylül 2009'da, bir ISRO cihazı taşıyan Hindistan'ın Chandrayaan sondası , ay toprağının ağırlıkça %0,1 su içerdiğini keşfetti ve 40 yıldır geçerli olan hipotezleri alt üst etti.

2004'te ABD Başkanı George W. Bush , mürettebatlı görevlerin 2020'ye kadar Ay'a geri gönderilmesi için bir plan çağrısında bulundu (bundan sonra iptal edildi – bkz. Takımyıldız programı ). 18 Haziran 2009'da NASA'nın Ay'a LCROSS / LRO görevi başlatıldı. LCROSS görevi, gelecekteki ay keşif görevlerine yardımcı olacak araştırma bilgilerini elde etmek için tasarlandı ve geminin ay yüzeyinde kontrollü bir çarpışmasıyla sonuçlanması planlandı. LCROSS'un görevi, kontrollü etkisi ile planlandığı gibi 9 Ekim 2009'da sona erdi.

2010 yılında, NASA için azalan kongre ödenekleri nedeniyle, Başkan Barack Obama , Bush yönetiminin daha önceki ay keşif girişimini durdurdu ve asteroitlere ve Mars'a yönelik mürettebatlı misyonların yanı sıra Uluslararası Uzay İstasyonuna desteğin genişletilmesine genel bir odaklanma yöneltti.

2019'da Başkan Trump, orijinal zaman çizelgesinde olduğu gibi 2028 yerine 2024'te insanlı bir Ay görevinin NASA'nın odak noktası olmasını istemişti. Ağustos 2019'da Kongre'ye bir 2024 iniş planı sunuldu, ancak finansman sağlanamadı ve planlar üzerinde anlaşmaya varıldı.

Planlanan insanlı ay görevleri, 2021-2036

Japonya, 2030 yılına kadar Ay'a bir insan indirmeyi planlarken , Çin Halk Cumhuriyeti şu anda 2036 yılına kadar Ay'a bir insan indirmeyi planlıyor (bkz. Çin Ay Keşif Programı ).

Amerika Birleşik Devletleri

ABD'li milyarder Jeff Bezos , 2020'lerde bir ay üssü için planlarını açıkladı . SpaceX bağımsız olarak bir üs kurmak için Ay'a Starship göndermeyi planlıyor .

Mart 2019'da NASA , Başkan Trump'ın direktifine ve 2028'de bir karakol kurma planlarına yanıt olarak , Artemis programının 2024 yılına kadar Ay'a mürettebatlı bir misyon gönderme misyonunu açıkladı. Finansman sorunlarına rağmen, NASA planları değişmedi. 2024'e kadar aya dönüş.

Küresel kuruluşlar

Ağustos 2019'da, Açık Ay Vakfı , tüm ulusların sakinlerinin barışçıl ve işbirlikçi bir ay yerleşimi inşa etmeye katılmasına izin vermek için işbirlikçi ve küresel bir açık grup geliştirmeye yönelik açık bir planla gizlice çıktı . 2018'in başlarında, bir grup Silikon Vadisi girişimcisinin , özel şirketlerin önemli ölçüde azaltılmış fırlatma maliyetlerinin , belki de ABD'deki "tek haneli milyarlarca" bir yatırımla somutlaştırılabilecek bir ay yerleşimini mümkün kılabileceğini fark ettikten sonra bir araya gelmesiyle başladı. 2-3 milyar dolar . Kurucular arasında Steve Jurvetson , Will Marshall , Chelsea Robinson , Jessy Kate Schingler , Chris Hadfield ve Pete Worden bulunmaktadır . Open Lunar için başlangıç ​​finansmanı 5 milyon ABD dolarıydı .

Ay su buzu

24 Eylül 2009'da Science dergisi , Hindistan Uzay Araştırmaları Örgütü (ISRO) Chandrayaan-1'deki Ay Mineraloji Haritacısı'nın (M ³ ) Ay'da su tespit ettiğini bildirdi. M ³ absorpsiyon ayın yüzeyinde 2.8-3.0 um (içinde ,00011-,00012) yakınında bulunmaktadır tespit edildi. Silikat gövdeler için, bu tür özellikler tipik olarak hidroksil ve/veya su taşıyan malzemelere atfedilir . Ay'da bu özellik, daha soğuk yüksek enlemlerde ve birkaç taze feldspatik kraterde en güçlü görünen geniş çapta dağılmış bir soğurma olarak görülüyor . Güneşli M bu özelliğin korelasyon genel olmaması ³ nötron spektrometresi H bolluk verileriyle verilerde, oluşuma ve tutma OH ve H ₂ , O, devam eden bir yüzeysel proses. OH/H ₂ O üretim süreçleri kutuplardaki soğuk tuzakları besleyebilir ve ay regolitini insan keşfi için aday bir uçucu kaynağı haline getirebilir.

Bir görüntüleme spektrometresi olan Moon Mineralogy Mapper (M ³ ), 29 Ağustos 2009'da görevi erken sona eren Chandrayaan-1 gemisinde bulunan 11 cihazdan biriydi. M ³ , tüm gezegenin ilk mineral haritasını sağlamayı amaçlıyordu. ay yüzeyi.

Ay bilim adamları onlarca yıldır su depoları olasılığını tartışmışlardı. Bir raporda, "onlarca yıldır süren tartışmanın sona erdiğinden artık giderek daha fazla eminler" deniyor. "Ay aslında her yerde suya sahiptir; sadece minerallerde kilitli değil , aynı zamanda parçalanmış yüzeye dağılmış ve potansiyel olarak, derinliklerde bloklar veya buz tabakaları halinde." Chandrayaan misyonunun sonuçları da "çok çeşitli sulu sinyaller sunuyor".

13 Kasım 2009'da NASA, LCROSS misyonunun, Cabeus'taki LCROSS çarpma bölgesi çevresinde Ay'da büyük miktarlarda su buzu keşfettiğini duyurdu . Mars Derneği başkanı Robert Zubrin , 'büyük' ​​terimini göreceli hale getirdi : "Sondanın çıkardığı 30 metrelik krater, 10 milyon kilogram regolit içeriyordu. Bu ejecta içinde, tahmini olarak 100 kg su tespit edildi. Bu, Bu, dünyanın en kurak çöllerinin topraklarında bulunandan daha düşük bir su konsantrasyonu olan milyonda on parçadır.Bunun aksine, Mars'ta kıta büyüklüğünde bölgeler bulduk, milyonda 600.000 parça veya ağırlıkça %60 su " Ay genel olarak çok kuru olmasına rağmen, LCROSS çarpma tertibatının çarptığı nokta, yüksek konsantrasyonda su buzu için seçildi. Dr. Zubrin'in hesaplamaları, o bölgedeki regolitteki su yüzdesini tahmin etmek için sağlam bir temel değil. Bu alanda uzmanlığa sahip araştırmacılar, çarpma alanındaki regolitin %5,6 ± 2,9 oranında su buzu içerdiğini tahmin etti ve ayrıca diğer uçucu maddelerin varlığına da dikkat çekti. Hidrokarbonlar , kükürt , karbon dioksit , karbon monoksit , metan ve amonyak içeren maddeler mevcuttu.

Mart 2010'da ISRO, Chandrayaan-1'deki mini-SAR radarının bulgularının Ay'ın kuzey kutbundaki buz birikintileriyle tutarlı olduğunu bildirdi. Kuzey kutbunda en az birkaç metre kalınlığında nispeten saf buz tabakalarında en az 600 milyon ton buz olduğu tahmin ediliyor.

Mart 2014'te, daha önce Ay'daki olası su bolluğu hakkında raporlar yayınlamış olan araştırmacılar, tahminlerini önemli ölçüde azaltan yeni bulgular bildirdiler.

2018 yılında, bu M duyuruldu ³ Chandrayaan-1'den kızılötesi veri yeniden analiz Ay'ın kutup bölgelerinde geniş alanlarında genelinde suyun varlığını teyit etmek olmuştu.

Çinli iniş aracı Chang'e 4 ve gezgini Yutu 2, Güney Kutbu-Aitken Havzasında Ay'ın uzak tarafında, su aramaya yardımcı olmak için ay yüzeyini analiz ediyor.

2020'de NASA'nın teleskopla donatılmış bir Boeing 747'si olan SOFIA gözlemevi, Clavius ​​kraterini inceledikten sonra Ay'ın güneşli yüzeylerinde moleküler su bulunmasına yardımcı oldu.

Avantajlar, dezavantajlar, sorunlar ve olası çözümler

Doğal bir cismi kolonize etmek, kozmik radyasyondan korunma da dahil olmak üzere, uzayda inşaat ve diğer kullanımlar için geniş bir malzeme kaynağı sağlayacaktır . Ay'dan uzaya cisim göndermek için gereken enerji, Dünya'dan uzaya çok daha azdır. Bu, Ay'ın cis-ay uzayında bir inşaat malzemesi kaynağı olarak hizmet etmesine izin verebilir. Ay'dan fırlatılan roketler, Dünya'dan fırlatılan roketlerden daha az yerel olarak üretilen itici gaz gerektirecektir. Bazı öneriler, roket inşa etmeden nesneleri Ay'ın dışına itmek için elektrikli hızlandırma cihazlarının ( kütle sürücüleri ) kullanılmasını içerir . Diğerleri, momentum değişim ipleri önermiştir (aşağıya bakınız). Ayrıca, Ay'ın bir miktar yerçekimi var , bu da bugüne kadarki deneyimlerin cenin gelişimi ve uzun vadeli insan sağlığı için hayati olabileceğini gösteriyor . Ay'ın yerçekiminin (kabaca Dünya'nın altıda biri) bu amaç için yeterli olup olmadığı belirsizdir.

Ayrıca Ay, Güneş Sistemi'nde Dünya'ya en yakın büyük cisimdir . Bazı Dünya'yı geçen asteroitler bazen daha yakınlardan geçerken, Ay'ın mesafesi sürekli olarak 384.400 km'ye yakın küçük bir aralık içindedir. Bu yakınlığın birkaç avantajı vardır:

• Ay malzemelerinden Ay'da gözlemevi tesisleri inşa etmek, bunları uzaya fırlatmaya gerek kalmadan uzaya dayalı tesislerin birçok faydasına olanak tanır. Ay toprak bunun herhangi bir hareketli parça için bir sorun teşkil etmektedir, ancak, teleskop ile karıştırılmış olabilir , karbon nano borucuklar ve epoksiler , çapı 50 metreye kadar ayna yapımında. Nispeten yakın; astronomik görme bir endişe değildir; kutupların yakınındaki bazı kraterler sürekli olarak karanlık ve soğuktur ve bu nedenle kızılötesi teleskoplar için özellikle yararlıdır ; ve uzak taraftaki radyo teleskopları , Dünya'nın radyo gevezeliğinden korunacaktı. Bir ay başucu teleskopu , iyonik sıvı ile ucuza yapılabilir .
• Ayın kuzey kutbundaki bir çiftlik, mahsulleri tüm yaz boyunca sürekli olarak güneş ışığının içine ve dışına döndürerek yerel yaz boyunca günde sekiz saat güneş ışığı sağlayabilir. Yararlı bir sıcaklık, radyasyondan korunma, tozlaşma için böcekler ve diğer tüm bitki ihtiyaçları, yerel yaz aylarında bir maliyet karşılığında yapay olarak sağlanabilir. Bir tahmin, 0,5 hektarlık bir alan çiftliğinin 100 kişiyi besleyebileceğini öne sürdü .

Bir koloni bölgesi olarak Ay'ın birkaç dezavantajı ve/veya sorunu vardır:

• Uzun ay gecesi, güneş enerjisine olan güveni engelleyecek ve güneşli ekvator yüzeyine maruz kalan bir koloninin aşırı yüksek sıcaklıklara (yaklaşık 95 K (−178.2 °C) ila yaklaşık 400 K (127 °C)) dayanacak şekilde tasarlanmasını gerektirecektir. Bu kısıtlamanın bir istisnası , Ay'ın kuzey kutbunda yer alan ve sürekli güneş ışığına maruz kalan " sonsuz ışığın zirveleri " olarak adlandırılanlardır . Shackleton Krateri'nin Ay'ın güney kutbuna doğru olan kenarı da neredeyse sabit bir güneş ışığına sahiptir. Kutupların yakınındaki çoğu zaman ışık alan diğer alanlar bir elektrik şebekesine bağlanabilir. Ay yüzeyinin 1 metre altındaki sıcaklığın, ekvatorda yaklaşık 220 K (−53 °C) ile ekvatorda yaklaşık 150 K (−123 °C) arasında değişen bir aylık süre boyunca neredeyse sabit olduğu tahmin edilmektedir. kutuplar.
• Ay, nitrojen ve hidrojen gibi uçucu elementlerde oldukça tükenmiştir . Uçucu oksitler oluşturan karbon da tükenir. Lunar Prospector da dahil olmak üzere bir dizi robot sondası , genellikle Ay'ın kabuğunda, güneş rüzgarından beklenebilecek olanla tutarlı hidrojen ve kutupların yakınında daha yüksek konsantrasyonlar olduğuna dair kanıtlar topladı. Hidrojenin mutlaka su biçiminde olması gerekip gerekmediği konusunda bazı anlaşmazlıklar vardı. Ay Krateri Gözlem ve Algılama Uydusu'nun (LCROSS) 2009 görevi , Ay'da su olduğunu kanıtladı. Bu su , şimdiye kadar çıkarılmış olduğundan daha soğuk bir arazide , belki de regolitteki küçük kristallerle karıştırılmış buz formunda bulunur . Buzla aynı soğuk tuzakta karbon ve nitrojen içeren diğer uçucu maddeler bulundu. Bu uçucu maddeleri Ay'da geri kazanmak için yeterli bir yol bulunamazsa, yaşamı ve endüstriyel süreçleri desteklemek için başka bir kaynaktan ithal edilmeleri gerekecektir. Uçucu maddelerin sıkı bir şekilde geri dönüştürülmesi gerekir. Bu, koloninin büyüme hızını sınırlayacak ve onu ithalata bağımlı tutacaktır. Bir ay uzay asansörü inşa edilebilirse ve ne zaman inşa edilebilirse, nakliye maliyetleri azaltılacaktır .
• Keck Gözlemevi'nin 2006 tarihli ikili Truva atı asteroit 617 Patroclus'un ve muhtemelen Jüpiter'in yörüngesindeki çok sayıda başka Truva nesnesinin , muhtemelen bir toz tabakasına sahip su buzu ve varsayımsal olarak büyük miktarlarda su buzu içerdiğine dair duyurusu daha yakın, ana kuşak asteroit 1 Ceres , bu bölgeden Gezegenler Arası Taşıma Ağı yoluyla uçucu madde ithal etmenin çok da uzak olmayan bir gelecekte pratik olabileceğini öne sürüyor . Bu olasılıklar, önemli bir süre boyunca bir Ay kolonisinin kullanımına açık hale gelmesi muhtemel olmayan, Güneş Sisteminin ortasından dışına doğru karmaşık ve pahalı kaynak kullanımına bağlıdır.
• Yalıtım için önemli bir atmosferin olmaması, aşırı sıcaklıklara neden olur ve Ay'ın yüzey koşullarını , yüzey basıncı (gece) 3 × 10 ⁻¹⁵ bar olan bir derin uzay boşluğu gibi yapar . Ayrıca meselelerini yükselterek, (Ay kendisi altından koloni tarafından bloke diğer yarısı ile birlikte) gezegenlerarası uzayda olduğu kadar radyasyon gibi yarısına maruz Ay yüzeyine bırakır kozmik ışınlardan sağlık tehdidi ve tehlikesi proton maruz gelen güneş rüzgar . 2020'de bilim adamları , ay yüzeyindeki radyasyona maruz kalma dozunun Çin'in Chang'e 4 kara aracı aracılığıyla yapılan ilk ölçümlerini bildirdiler . Ay molozu yaşam alanlarını kozmik ışınlardan koruyabilir. Dışarıdaki keşifler sırasında güneş patlamalarına karşı koruma daha problemlidir.
• Ay , Dünya'nın manyeto kuyruğundan geçtiğinde , plazma tabakası yüzeyi boyunca kırbaçlanır. Elektronlar Ay'a çarpar ve gündüz tarafında UV fotonları tarafından tekrar serbest bırakılır, ancak karanlık tarafta voltaj oluşturur. Bu, −200 V ila −1000 V arasında bir negatif yük birikmesine neden olur. Bkz . Ay'ın Manyetik alanı .
• Ay tozu , mikro meteoritler tarafından oluşturulan ve hava koşullarına maruz kalmaması nedeniyle yuvarlak olmayan, son derece aşındırıcı camsı bir maddedir. Her şeye yapışır, ekipmana zarar verebilir ve toksik olabilir. Güneş rüzgarında yüklü parçacıklar tarafından bombalandığından yüksek oranda iyonize olur ve solunduğunda son derece zararlıdır. 1960'lar ve 1970'lerde Apollo görevlerinde astronotlar, bu nedenle Ay'dan dönüş uçuşlarında solunum problemlerine maruz kalıyorlardı.
• Ay'da mahsul yetiştirmek, uzun ay gecesi (354 saat), yüzey sıcaklığındaki aşırı değişkenlik, güneş patlamalarına maruz kalma, neredeyse hiç nitrojen ve az potasyum içermeyen toprak ve tozlaşma için böceklerin olmaması nedeniyle birçok zorlu zorlukla karşı karşıyadır. Ay'da herhangi bir madde atmosferinin olmaması nedeniyle, deneyler bitkilerin Dünya'dakinden çok daha düşük basınçlarda gelişebileceğini gösterse de, bitkilerin kapalı odalarda yetiştirilmesi gerekecekti. 354 saatlik geceyi telafi etmek için elektrik aydınlatmasının kullanılması zor olabilir: Dünya'daki tek bir dönümlük (0,405 hektar) bitki, öğle saatlerinde en yüksek 4 megawatt güneş ışığı gücüne sahiptir. 1970'lerde Sovyet uzay programı tarafından yürütülen deneyler , 354 saatlik ışık, 354 saatlik karanlık döngüsü ile geleneksel mahsul yetiştirmenin mümkün olduğunu gösteriyor. Ay tarımı için, geceleri bitkileri korumak için minimum yapay ışık kullanımı ve yapay ışıkla fide olarak başlayabilen ve bir ay sonunda hasat edilebilen hızlı büyüyen ekinlerin kullanımı dahil olmak üzere çeşitli konseptler önerilmiştir. gün. Çin'in Chang'e 4 Ay'a iniş görevinde yapılan bir deney, tohumların Ay'da korunan koşullarda filizlenip büyüyebileceğini gösterdi (Ocak 2019). Pamuk tohumları, en azından başlangıçta, zorlu koşulların üstesinden gelebildi ve başka bir dünyanın yüzeyinde filizlenen ilk bitkiler oldu. Ancak bir ısı kaynağı olmadan, bitkiler soğuk ay gecesinde öldü.

Konumlar

Sovyet astronom Vladislav V. Shevchenko , 1988'de bir ay ileri karakolunun karşılaması gereken aşağıdaki üç kriteri önerdi:

• nakliye operasyonları için iyi koşullar ;
• Ay'da bilimsel ilgi çeken çok sayıda farklı türde doğal nesne ve özellik; ve
• Oksijen gibi doğal kaynaklar . Demir oksit gibi belirli minerallerin bolluğu , ay yüzeyinde önemli ölçüde değişir.

Bir koloni herhangi bir yerde bulunabilirken, bir ay kolonisi için potansiyel konumlar üç geniş kategoriye ayrılır.

Kutup bölgeleri

Ay'ın kuzey kutbu ve güney kutbunun bir insan kolonisi için çekici yerler olmasının iki nedeni vardır . Birincisi, kutupların yakınında sürekli olarak gölgelenen bazı alanlarda suyun varlığına dair kanıtlar var. İkincisi, Ay'ın dönme ekseni , ekliptik düzleme dik olmaya yeterince yakındır ve Ay'ın kutup dairelerinin yarıçapı 50 km'den azdır. Bu nedenle, güç toplama istasyonları, en az birinin her zaman güneş ışığına maruz kalacağı, böylece kutup kolonilerine neredeyse yalnızca güneş enerjisiyle güç verilmesini mümkün kılacak şekilde makul bir şekilde yerleştirilebilir. Güneş enerjisi yalnızca bir ay tutulması sırasında kullanılamaz , ancak bu olaylar nispeten kısa ve kesinlikle tahmin edilebilir. Bu nedenle, bu tür herhangi bir koloni, ay tutulmaları sırasında veya güneş enerjisi toplanmasını etkileyen herhangi bir olay veya arıza durumunda bir koloniyi geçici olarak besleyebilecek bir yedek enerji kaynağına ihtiyaç duyacaktır. Hidrojen yakıt hücreleri bu amaç için ideal olacaktır, çünkü ihtiyaç duyulan hidrojen, Ay'ın kutup suyu ve fazla güneş enerjisi kullanılarak yerel olarak temin edilebilir. Ayrıca, Ay'ın düzgün olmayan yüzeyi nedeniyle bazı siteler neredeyse sürekli güneş ışığına sahiptir. Örneğin , Ay'ın güney kutbundaki Shackleton kraterinin yakınında bulunan Malapert dağı , bir site olarak çeşitli avantajlar sunar:

• Çoğu zaman Güneş'e maruz kalır (bkz . Ebedi Işığın Zirvesi ); birbirine yakın iki güneş paneli dizisi neredeyse sürekli güç alacaktır.
• Shackleton Krateri'ne (116 km veya 69.8 mil) yakınlığı, kratere güç ve iletişim sağlayabileceği anlamına gelir. Bu krater, astronomik gözlem için potansiyel olarak değerlidir . Bir kızılötesi alet çok düşük sıcaklıklarda yararlanacak. Bir radyo teleskopu , Dünya'nın geniş spektrumlu radyo parazitinden korunmaktan fayda sağlayacaktır.
• Yakındaki Shoemaker ve diğer kraterler sürekli derin gölgededir ve değerli konsantrasyonlarda hidrojen ve diğer uçucu maddeler içerebilir .
• Yaklaşık 5.000 metre (16.000 fit) yükseklikte, Dünya'nın yanı sıra Ay'ın geniş bir alanı üzerinde görüş hattı iletişimi sunar .
• Güney Kutbu-Aitken havzası Aysal güney kutbunda yer almaktadır. Bu, Güneş Sistemi'ndeki bilinen en büyük ikinci çarpma havzası ve aynı zamanda Ay üzerindeki en eski ve en büyük etki özelliğidir ve jeologların Ay'ın kabuğunun daha derin katmanlarına erişmesini sağlamalıdır. Çin Chang'e 4'ün uzak tarafa indiği yer burası.

NASA , Ay mimarisiyle ilgili Keşif Sistemleri Mimarisi Çalışması bölümünde , ay karakolu referans tasarımı için bir güney kutup bölgesi kullanmayı seçti .

Kuzey kutbunda, Peary Krateri'nin kenarı, bir üs için uygun bir yer olarak önerildi. 1994'teki Clementine görevinden alınan görüntülerin incelenmesi , krater kenarının bazı kısımlarının güneş ışığı tarafından kalıcı olarak aydınlatıldığını gösteriyor ( ay tutulmaları hariç ). Sonuç olarak, sıcaklık koşullarının bu konumda çok sabit kalması ve ortalama −50 °C (−58 °F) olması beklenmektedir. Bu, Dünya'nın kış şartlarında karşılaştırılabilir Cold Polonyalılar içinde Sibirya ve Antartika . Peary Krateri'nin iç kısmında hidrojen birikintileri de olabilir.

Clementine görevi sırasında gerçekleştirilen 1994 bistatik radar deneyi, güney kutbu çevresinde su buzu varlığını önerdi. Ay Prospector uzay aracı güney kutbunda ve daha da kuzey kutbunda 2008 gelişmiş hidrojen bolluklarının bildirildi. Öte yandan, Arecibo radyo teleskobu kullanılarak rapor edilen sonuçlar , bazıları tarafından anormal Clementine radar işaretlerinin buzun değil, yüzey pürüzlülüğünün göstergesi olduğunu gösterecek şekilde yorumlandı. Bu yorum evrensel olarak kabul edilmemiştir.

Kutup bölgelerinin potansiyel bir sınırlaması, güneş rüzgarının içeri akışının krater kenarlarının rüzgar altı tarafında bir elektrik yükü oluşturabilmesidir. Ortaya çıkan voltaj farkı, elektrikli ekipmanı etkileyebilir, yüzey kimyasını değiştirebilir, yüzeyleri aşındırabilir ve ay tozunu havaya kaldırabilir.

Ekvator bölgeleri

Ay ekvator bölgelerinin daha yüksek helyum-3 konsantrasyonlarına sahip olması muhtemeldir (Dünya'da nadirdir, ancak nükleer füzyon araştırmalarında kullanım için çok aranır), çünkü güneş rüzgarı daha yüksek bir geliş açısına sahiptir . Ay dışı trafikte de bir avantaja sahiptirler: Ay'ın yavaş dönüşü nedeniyle malzeme fırlatma için dönme avantajı azdır, ancak buna karşılık gelen yörünge ekliptik ile çakışır, neredeyse Ay'ın Dünya çevresindeki yörüngesiyle çakışır ve neredeyse ekvator ile çakışır. Dünya düzlemi.

Oceanus Procellarum bölgesine birkaç sonda indi . Reiner Gamma anomalisi ve karanlık zeminli Grimaldi krateri gibi uzun vadeli araştırmaya konu olabilecek birçok alan ve özellik var .

Uzak tarafı

Aysal uzak taraf bir olsa, Dünya ile doğrudan iletişim yoksun haberleşme uydusuna de L ₂ Lagrange noktasında veya yörüngedeki uyduların bir ağ, Ay ve Dünya'nın uzak tarafında arasında iletişimi sağlamak olabilir. Uzak taraf da büyük bir radyo teleskopu için iyi bir yer çünkü Dünya'dan iyi bir şekilde korunuyor. Nedeniyle atmosfer eksikliği, konumu, aynı zamanda, bir dizi için uygun olan optik teleskopların benzer Çok Büyük Teleskop içinde Şili .

Bilim adamları, helyum-3'ün yüksek konsantrasyonlarda bulunabilir tahmin var Maria uzak tarafında, hem de konsantrasyonlarını ihtiva eden yakın taraf alanları titanyum bazlı maden ilmenit . Yakın tarafta, Dünya ve manyetik alanı, her yörünge sırasında yüzeyi güneş rüzgarından kısmen korur. Ancak uzak taraf tamamen açığa çıkar ve bu nedenle iyon akışının biraz daha büyük bir kısmını alması gerekir.

Ay lav tüpleri

Ay lav tüpleri , bir ay üssü inşa etmek için potansiyel bir konumdur. Ay'daki herhangi bir bozulmamış lav tüpü , sık görülen göktaşı çarpmaları, yüksek enerjili ultraviyole radyasyonu ve enerjik parçacıkları ve aşırı günlük sıcaklık değişimleri ile ay yüzeyinin şiddetli ortamından bir sığınak görevi görebilir. Lav tüpleri, yakındaki kaynaklara erişimleri nedeniyle barınak için ideal konumlar sağlar. Ayrıca, milyarlarca yıl boyunca zamana direnerek güvenilir yapılar olduklarını kanıtladılar.

Bir yeraltı kolonisi, Ay'ın yüzeyindeki aşırı sıcaklıklardan kaçabilirdi. Gün periyodu (yaklaşık 354 saat), 123 °C'ye (253 °F) kadar çıkabilmesine rağmen, yaklaşık 107 °C (225 °F) ortalama sıcaklığa sahiptir. Gece periyodu (ayrıca 354 saat) yaklaşık -153 °C (-243 °F) ortalama sıcaklığa sahiptir. Yeraltında hem gündüz hem de gece periyotları −23 °C (−9 °F) civarında olacaktır ve insanlar ısınmak için sıradan ısıtıcılar kurabilirler.

Böyle bir lav tüpü 2009'un başlarında keşfedildi.

Yapı

Yetişme ortamı

Habitat modülleri ile ilgili çok sayıda öneri yapılmıştır. Tasarımlar, insanlığın Ay hakkındaki bilgisi arttıkça ve teknolojik olanaklar değiştikçe yıllar içinde gelişti. Önerilen habitatlar, gerçek uzay aracı iniş araçlarından veya kullanılmış yakıt tanklarından çeşitli şekillerde şişirilebilir modüllere kadar uzanmaktadır. Ay ortamının keskin sıcaklık değişimleri, atmosfer veya manyetik alan eksikliği (yani daha yüksek radyasyon ve mikrometeoroidler anlamına gelir) ve uzun geceler gibi bazı tehlikeleri erkenden bilinmiyordu. Bu tehlikeler fark edildikçe ve dikkate alındıkça öneriler değişti.

Yeraltı kolonileri

Bazıları, radyasyondan ve mikrometeoroidlerden koruma sağlayacak olan ay kolonisini yeraltında inşa etmeyi öneriyor. Koloni yüzeye birkaç çıkış dışında tamamen dışarıdan kapatılacağından, bu aynı zamanda hava sızıntısı riskini de büyük ölçüde azaltacaktır.

Bir yeraltı üssünün inşası muhtemelen daha karmaşık olacaktır; Dünya'dan gelen ilk makinelerden biri uzaktan kumandalı bir kazı makinesi olabilir. Bir kez oluşturulduktan sonra, çökmeyi önlemek için bir tür sertleştirme gerekli olacaktır, muhtemelen mevcut malzemelerden yapılmış, üzerine püskürtülen beton benzeri bir madde. Yerinde yapılan daha gözenekli bir yalıtım malzemesi daha sonra uygulanabilir. Rowley & Neudecker, camsı iç yüzeyler bırakan "kullandıkça eriyen" makineler önerdi. Oda ve sütun gibi madencilik yöntemleri de kullanılabilir. Şişirilebilir kendinden sızdırmaz kumaş habitatları daha sonra havayı tutmak için yerine konabilir. Sonunda bir yeraltı şehri inşa edilebilir. Yeraltına kurulan çiftlikler yapay güneş ışığına ihtiyaç duyacaktır . Kazmaya alternatif olarak, bir lav tüpü kaplanıp yalıtılabilir, böylece radyasyona maruz kalma sorunu çözülebilir. Avrupa'da öğrenciler tarafından Ay'ın buzla dolu kraterlerinde bir yaşam alanı kazmak için alternatif bir çözüm araştırılıyor .

yüzey kolonileri

Muhtemelen daha kolay bir çözüm, ay tabanını yüzeye inşa etmek ve modülleri ay toprağı ile kaplamak olacaktır. Ay toprak eşsiz bir harmanından oluşan , silika , cam benzeri bir katı madde kullanılarak mikrodalga enerjisine bağlı olabilir ve demir içeren bileşikler. Blacic, ay camının mekanik özelliklerini inceledi ve nemi dışarıda tutmak için metalle kaplandığında, bunun sert yapılar yapmak için umut verici bir malzeme olduğunu gösterdi. Bu, yapısal tasarımlarda "ay tuğlalarının" kullanılmasına veya sert, seramik bir kabuk oluşturmak için gevşek kirin vitrifikasyonuna izin verebilir.

Yüzeyde inşa edilen bir ay tabanının, geliştirilmiş radyasyon ve mikrometeoroid kalkanıyla korunması gerekir. Ay üssünü derin bir kraterin içine inşa etmek, radyasyona ve mikrometeoroidlere karşı en azından kısmi koruma sağlayacaktır. Yapay manyetik alanlar, uzun menzilli derin uzay mürettebatlı görevler için radyasyon koruması sağlamanın bir yolu olarak önerilmiştir ve benzer bir teknolojiyi bir ay kolonisinde kullanmak mümkün olabilir. Ay'daki bazı bölgeler, yüklü güneş ve galaktik parçacıklara maruz kalmayı kısmen azaltabilecek güçlü yerel manyetik alanlara sahiptir.

Londra merkezli Foster + Partners mimarlık firması , olağan mühendisler tarafından tasarlanan ay yaşam alanlarından bir dönüşte, Ocak 2013'te, konut için kapalı şişirilebilir yaşam alanlarını kullanırken ay yapı yapılarını üretmek için ay regolit hammaddelerini kullanacak bir bina inşaatı 3D yazıcı teknolojisi önerdi. sert kabuklu ay yapılarının içindeki insan sakinleri. Genel olarak, bu habitatlar, yapı kütlesinin diğer yüzde 90'ı için yerel ay malzemeleri kullanırken, Dünya'dan taşınacak yapı kütlesinin yalnızca yüzde onu gerektirecektir . "Baskı" ay toprak hem "sağlayacak radyasyon ve ısı yalıtımı. İçinde hafif bir ilk insan Ay yerleşimciler için yaşam alanı olur, aynı kubbe şeklinde şişme basınçlı." İnşa teknolojisi, ay malzemesini magnezyum oksit ile karıştırmayı içerecek ve bu, "[bu] malzemeyi taş benzeri bir katıya dönüştüren" bir bağlayıcı tuz uygulandığında "bloğu oluşturmak için püskürtülebilen bir hamura" dönüşecektir. " Bu 3D baskı yapı teknolojisinin karasal versiyonları, saatte 3,5 metre (11 ft) kapasiteye sahip yeni nesil yazıcılarla saatte 2 metre (6 ft 7 inç) yapı malzemesi basıyor, bu da bir binayı bir haftada tamamlamaya yetiyor .

3D baskılı yapılar

31 Ocak 2013'te Foster + Partners ile birlikte çalışan ESA , Ay üssü olarak kullanılmak üzere ay regolitinden inşa edilebilecek 3D baskılı bir yapıyı test etti .

Enerji

Nükleer güç

Bir nükleer fisyon reaktörü , bir Ay üssünün güç gereksinimlerinin çoğunu karşılayabilir. Fisyon reaktörlerinin yardımıyla, 354 saatlik ay gecesinin zorluğunun üstesinden gelinebilir. NASA'ya göre, bir nükleer fisyon santrali, Dünya'daki yaklaşık sekiz evin talebine eşdeğer, sabit bir 40 kilovat üretebilir. Bir sanatçının NASA tarafından yayınlanan böyle bir istasyon konsepti, reaktörün onu çevresinden korumak için Ay'ın yüzeyinin altına gömülmesini öngörür; Reaktörün üzerindeki yüzeyin üzerine ulaşan kule benzeri bir jeneratör parçasından dışarı çıkan radyatörler, arta kalan ısı enerjisini uzaklaştırmak için uzaya uzanacaktı.

Radyoizotop termoelektrik jeneratörler , güneş enerjisiyle çalışan koloniler için yedek ve acil durum güç kaynakları olarak kullanılabilir.

2000'li yıllardaki belirli bir geliştirme programı , NASA ve DOE'nin "insan keşif görevlerini desteklemek için nominal 40 kWe güç sistemi geliştirmeye ve göstermeye odaklanan bir fisyon güç sistemi olan Fisyon Yüzey Gücü (FSP)) projesiydi . FSP sistem konsepti, geleneksel düşük -sıcaklık paslanmaz çelik , Stirling güç dönüşümü ile birleştirilmiş sıvı metal soğutmalı reaktör teknolojisi ." 2010 itibariyle, önemli bileşen donanım testleri başarıyla tamamlandı ve nükleer olmayan bir sistem gösterim testi üretildi.

2017 yılında NASA başladı Kilopower Krusty reaktörünü test projeyi. Japonya, RAPID-L konsept tasarımına sahiptir.

Helyum-3 madenciliği , gelecekte potansiyel füzyon gücü üretimi için trityum yerine bir ikame sağlamak için kullanılabilir .

Güneş enerjisi

Güneş enerjisi, bir ay üssü için olası bir güç kaynağıdır. Güneş paneli üretimi için ihtiyaç duyulan hammaddelerin çoğu sahada çıkarılabilir. Uzun ay gecesi (354 saat veya 14.75 Dünya günü), Ay yüzeyindeki güneş enerjisi için bir dezavantajdır. Bu, birkaç enerji santrali inşa ederek çözülebilir, böylece en az biri her zaman gün ışığında olur. Diğer bir olasılık ise , Ay'ın güney kutbuna yakın Malapert dağında veya kuzey kutbuna yakın Peary kraterinin kenarında olduğu gibi, sürekli veya sabite yakın güneş ışığının olduğu böyle bir enerji santrali inşa etmek olabilir . Ay regoliti, demir ve alüminyum gibi yapısal metaller içerdiğinden, güneş panelleri, Güneş'i takip etmek için dönebilecek yerel olarak inşa edilmiş kulelere monte edilebilir. Üçüncü bir olasılık , panelleri yörüngede bırakmak ve gücü mikrodalgalar olarak ışınlamak olabilir.

Güneş enerjisi dönüştürücülerinin silikon güneş panelleri olması gerekmez . Isı motoru jeneratörlerini çalıştırmak için Güneş ve gölge arasındaki daha büyük sıcaklık farkını kullanmak daha avantajlı olabilir . Konsantre güneş ışığı aynalar aracılığıyla da iletilebilir ve Stirling motorlarında veya solar oluk jeneratörlerinde kullanılabilir veya doğrudan aydınlatma, tarım ve proses ısısı için kullanılabilir. Odaklanmış ısı, ay yüzeyi malzemelerinden çeşitli elementleri çıkarmak için malzeme işlemede de kullanılabilir.

Enerji depolama

Uzay Mekiği üzerindeki yakıt hücreleri , bir seferde 17 Dünya gününe kadar güvenilir bir şekilde çalıştı. Ay'da, sadece 354 saat (14 3 ⁄ 4 gün) - ay gecesi uzunluğuna - ihtiyaç duyulacaktı . Yakıt hücreleri doğrudan atık ürün olarak su üretir. Mevcut yakıt hücresi teknolojisi, Mekik hücrelerinden daha gelişmiştir – PEM (Proton Değişim Zarı) hücreleri , önemli ölçüde daha az ısı üretir (atık ısıları muhtemelen ay gecesi boyunca faydalı olacaktır) ve daha hafiftir, daha küçük olanın azaltılmış kütlesinden bahsetmiyorum bile. ısı yayan radyatörler. Bu, PEM'leri Dünya'dan fırlatmayı mekiğin hücrelerinden daha ekonomik hale getirir. PEM'ler henüz uzayda kanıtlanmadı.

Yakıt hücrelerini elektroliz ile birleştirmek "sürekli" bir elektrik kaynağı sağlayacaktır - güneş enerjisi ay günü boyunca güç sağlamak için ve geceleri yakıt hücreleri sağlamak için kullanılabilir. Ay günü boyunca, yakıt hücrelerinde oluşturulan suyu elektrolize etmek için güneş enerjisi de kullanılacaktı - ancak değiştirilmesi gereken küçük gaz kayıpları olacaktı.

Ay kolonileri kendilerine neredeyse sürekli bir güneş enerjisi kaynağına erişim sağlayabilseler bile, ay tutulmaları ve acil durumlar sırasında kendilerini sürdürmek için yine de yakıt hücrelerine veya alternatif bir enerji depolama sistemine ihtiyaç duyacaklardı.

Ulaşım

Dünya'dan Ay'a

Bugüne kadar çoğu Ay keşifleri için geleneksel roketler kullanılmıştır. ESA'nın 2003'ten 2006'ya kadar olan SMART-1 misyonu, yörüngeye ulaşmak için geleneksel kimyasal roketleri ve 13 ayda Ay'a ulaşmak için Hall etkisi iticilerini kullandı. NASA, 2019 civarında Ay'a planlı bir dönüş için geliştirilen Ares V güçlendiricisi ve Altair iniş aracında kimyasal roketler kullanırdı , ancak bu iptal edildi. İnşaat işçileri, konum bulucular ve bina için hayati önem taşıyan diğer astronotlar, NASA'nın Orion uzay aracında birer birer dörder çekilecekti .

Dünya-Ay taşımacılığı için önerilen kavramlar, Uzay asansörleridir .

Yüzeyin üzerinde

Ay kolonicileri, kargo ve insanları modüllere ve uzay aracına ve uzay aracından taşıma ve ay yüzeyinin daha geniş bir alanı üzerinde uzun süreler boyunca bilimsel çalışma yürütme yeteneğine ihtiyaç duyacaktır. Önerilen konseptler, küçük açık gezicilerden, Toyota gezici konsepti gibi laboratuvar ekipmanlı büyük basınçlı modüllere kadar çeşitli araç tasarımlarını içerir.

Arazi çok dik veya engebeli değilse Rover'lar faydalı olabilir. Ay yüzeyinde (2008 itibariyle) çalışan tek gezici, Boeing tarafından geliştirilen üç Apollo Ay Gezici Aracı (LRV), iki robotik Sovyet Lunokhods ve 2013 yılında Çin Yutu gezicisi. iki kişilik bir ekip için gezici ve bir ay günü boyunca 92 km menzil . Bir NASA çalışması, 396 km menzile sahip, iki kişilik bir ekip için mürettebatlı basınçlı bir gezici olan Mobil Ay Laboratuvarı konseptiyle sonuçlandı. Sovyetler Birliği, Lunokhod serisinde ve L5'te, Ay veya Mars'a gelecekteki mürettebatlı görevlerde olası kullanım için farklı gezici konseptleri geliştirdi. Bu gezici tasarımların tümü, daha uzun sortiler için basınçlıydı.

Ay yüzeyinde birden fazla üs kurulmuş olsaydı, bunlar kalıcı raylı sistemlerle birbirine bağlanabilirdi. Taşıma hatları için hem konvansiyonel hem de manyetik levitasyon ( Maglev ) sistemleri önerilmiştir. Mag-Lev sistemleri, yüzeyde treni yavaşlatacak bir atmosfer olmadığı için özellikle çekicidir , bu nedenle araçlar , Dünya'daki uçaklarla karşılaştırılabilir hızlara ulaşabilir . Ay trenlerinden önemli bir fark, arabaların ayrı ayrı mühürlenmesi ve kendi yaşam destek sistemlerine sahip olması gerekmesidir.

Zor alanlar için uçan bir araç daha uygun olabilir. Bell Aerosystems , NASA için bir çalışmanın parçası olarak Ay Uçan Araç için tasarımlarını önerirken, Bell benzer bir konsept olan İnsanlı Uçan Sistem'i önerdi.

Yüzeyden uzaya

Lansman teknolojisi

Şimdiye kadarki deneyimler, insanları uzaya fırlatmanın kargo fırlatmaktan çok daha pahalı olduğunu gösteriyor.

Ay'dan gezegenler arası bir ara istasyona malzeme ve ürün getirmenin bir yolu , manyetik olarak hızlandırılmış bir mermi fırlatıcı olan bir kütle sürücüsü olabilir . Kargo, yörüngeden veya bir Dünya-Ay Lagrange noktasından iyon tahrikli , güneş yelkenli veya başka araçlar kullanılarak bir mekik aracıyla alınacak ve Dünya yörüngesine veya Dünya'ya yakın asteroitler, Mars veya diğer gezegenler gibi diğer hedeflere , belki de Gezegenler Arası Taşıma Ağı .

Bir ay uzay asansörü , insanları, hammaddeleri ve ürünleri , Lagrange noktalarındaki L ₁ veya L _2'deki bir yörünge istasyonuna ve bu istasyondan taşıyabilir . Kimyasal roketler, Dünya'dan L ₁ Ay Lagrange konumuna bir yük alacaktır . Oradan bir ip, yükü yavaşça ay yüzeyinde yumuşak bir inişe indirirdi.

Diğer olasılıklar arasında bir momentum değişim ip sistemi bulunur .

Başlatma maliyetleri

• Ay'dan kargo veya insan fırlatmanın birim kütlesi başına maliyet tahminleri değişkendir ve gelecekteki teknolojik gelişmelerin maliyet etkilerini tahmin etmek zordur. Apollo program maliyetlerinin geri gönderilen malzeme miktarına bölünmesine bağlı olarak, Ay'dan malzeme fırlatmanın maliyetine ilişkin bir üst sınır, kilogram başına yaklaşık 40.000.000 dolar olabilir . Diğer uçta, bir elektromanyetik hızlandırıcı kullanarak Ay'dan malzeme fırlatmanın artan maliyeti oldukça düşük olabilir. Önerilen bir elektrikli hızlandırıcı ile Ay'dan malzeme fırlatmanın veriminin yaklaşık %50 olduğu ileri sürülmektedir. Bir kütle sürücüsünün taşıması kargo ile aynı ağırlığa sahipse, yörüngeye konan her kilogram için iki kilogram yörünge hızına hızlandırılmalıdır. Genel sistem verimliliği daha sonra %25'e düşecektir. Dolayısıyla, artan bir kilogram kargoyu Ay'dan alçak yörüngeye fırlatmak için 1.4 kilovat saat gerekli olacaktır. 0,1 $/kilowatt-saatte, Dünya'daki elektrik enerjisi için tipik bir maliyet, enerjinin bir kilogram yükü yörüngeye fırlatması için 0.16 $'a tekabül ediyor. Bir işletim sisteminin fiili maliyeti için, güç koşullandırma için enerji kaybı, atık ısıyı yaymanın maliyeti, tüm sistemlerin bakımının maliyeti ve sermaye yatırımının faiz maliyeti dikkate alınır.
• Yolcular, toplu bir sürücünün kargosu için önerilen koli boyutuna bölünemez, yüzlerce yerçekimi ivmesine maruz bırakılamaz. Teknik gelişmeler, yolcuların Ay'dan yörüngeye fırlatılmasının maliyetini de etkileyebilir. Tüm yakıtı ve oksitleyiciyi Dünya'dan getirmek yerine, ay malzemelerinden sıvı oksijen üretilebilir ve ay kutuplarından hidrojen temin edilmelidir. Bunları Ay'da üretmenin maliyeti henüz bilinmiyor, ancak Dünya'daki üretim maliyetlerinden daha pahalı olacaklar. Yerel hidrojenin durumu spekülasyona en açık olanıdır. Bir roket yakıtı olarak hidrojen, gerçek bir roket motorunda henüz gösterilmemiş olan silan oluşturmak için kimyasal olarak silikonla birleştirerek genişletilebilir . Daha teknik gelişmelerin yokluğunda, insanları Ay'dan taşımanın maliyeti kolonizasyon için bir engel olacaktır.

cis-ay uzayına ve uzaydan yüzey

Momentum değişimini sağlamak için ipleri kullanan bir cislunar taşıma sistemi önerilmiştir. Bu sistem sıfır net enerji girdisi gerektirir ve yalnızca ay yüzeyinden yükleri alıp Dünya'ya taşımakla kalmaz, aynı zamanda ay yüzeyine kara yüklerini de yumuşatabilir.

Ekonomik gelişme

Uzun vadeli sürdürülebilirlik için, bir uzay kolonisi kendi kendine yeterli olmaya yakın olmalıdır. Ay'ın malzemelerinin yerinde madenciliği ve rafine edilmesi - hem Ay'da hem de Güneş Sisteminin başka yerlerinde kullanım için - Dünya'dan çok daha düşük bir enerji maliyetiyle uzaya fırlatılabildiklerinden, Dünya'dan yapılan teslimatlara göre bir avantaj sağlayabilir. 21. yüzyılda gezegenler arası keşif için büyük miktarlarda kargonun uzaya fırlatılması gerekebilir ve Ay'dan mal sağlamanın daha düşük maliyeti cazip olabilir.

Uzay tabanlı malzeme işleme

Uzun vadede Ay, uzaya dayalı inşaat tesislerine hammadde tedarikinde önemli bir rol oynayacaktır. Uzayda sıfır yerçekimi, erimiş bir metale bir gazın enjekte edildiği ve daha sonra metalin yavaşça tavlandığı metallerin "köpürtülmesi" gibi, Dünya'da imkansız veya zor şekillerde malzemelerin işlenmesine izin verir . Dünya'da gaz kabarcıkları yükselir ve patlar, ancak sıfır yerçekimi ortamında bu olmaz. Tavlama , bir malzeme, uzun bir süre boyunca çok sıcak tutulur gibi işlem olup, yüksek miktarda enerji gerektirir. (Bu, moleküler yapının yeniden hizalanmasını sağlar.)

Dünya'ya malzeme ihraç etmek

Ay'dan ticarette Dünya'ya malzeme ihraç etmek, Ay endüstriyel olarak gelişmişse büyük ölçüde değişebilecek olan nakliye maliyeti nedeniyle sorunludur (yukarıdaki "Fırlatma maliyetleri" bölümüne bakın). Önerilen bir ticari emtia, güneş rüzgarı tarafından taşınan ve Ay'ın yüzeyinde milyarlarca yıl boyunca biriken, ancak Dünya'da nadiren görülen helyum-3'tür ( ³ He) . Helyum-3, ay regolitinde 0,01 ppm ila 0,05 ppm (toprağa bağlı olarak) miktarlarında mevcut olabilir . 2006'da gram başına yaklaşık 1.500$ (kilogram başına 1.5 milyon$), altının birim ağırlığının 120 katından fazla ve rodyumun sekiz katından fazla piyasa fiyatına sahipti .

Gelecekte ³ Ay'dan hasat edilen termonükleer füzyon reaktörlerinde yakıt olarak rol oynayabilir . Dünya'nın bir yılda kullandığı elektriği üretmek için yaklaşık 100 metrik ton (220.000 lb) helyum-3'e ihtiyaç duymalı ve Ay'da bu kadarını 10.000 yıl sağlamaya yetecek kadar olmalıdır.

Ay suyundan elde edilen itici gazı ihraç etmek

Taşıma maliyetini azaltmak için Ay , Ay suyundan üretilen itici gazları Dünya ile Ay arasındaki bir veya birkaç depoda , Dünya yörüngesindeki roketleri veya uyduları ikmal etmek için depolayabilirdi . Shackleton Enerji Şirketi bu altyapıda tahmin yatırım $ civarında 25 milyar mal olabilir.

Güneş enerjisi uyduları

Gerard K. O'Neill , 1970'lerin başında yüksek fırlatma maliyetlerinin sorununa dikkat çekerek , Ay'dan gelen malzemelerle yörüngede Güneş Enerjisi Uyduları inşa etme fikrini ortaya attı . Ay endüstriyel olarak geliştirilmişse, Ay'dan fırlatma maliyetleri büyük ölçüde değişecektir (yukarıdaki "Fırlatma maliyetleri" bölümüne bakın). Bu öneri, Uzay Mekiği'nin gelecekteki fırlatma maliyetlerinin çağdaş tahminlerine dayanıyordu.

30 Nisan 1979'da, NASA sözleşmesi NAS9-15560 kapsamında General Dynamics Convair Bölümü tarafından hazırlanan "Ay Kaynaklarının Uzay İnşası için Kullanımı" Nihai Raporu, Ay kaynaklarının kullanımının, en az otuz Güneş Enerjisi Uydusu içeren bir sistem için karasal malzemelerden daha ucuz olacağı sonucuna vardı. Her biri 10 GW kapasite.

1980'de, NASA'nın Uzay Mekiği için fırlatma maliyeti tahminlerinin son derece iyimser olduğu ortaya çıktığında, O'Neill ve ark. çok daha düşük başlangıç ​​maliyetleri ile ay malzemeleri kullanarak üretime yönelik başka bir yol yayınladı. Bu 1980'lerin SPS konsepti, uzayda insan varlığına daha az ve daha çok , Dünya'da konuşlanmış işçilerin telepresence kontrolü altında ay yüzeyinde kısmen kendi kendini kopyalayan sistemlere dayanıyordu .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

• MoonMars için Kaynak Kullanım Kavramları ; ByIris Fleischer, Olivia Haider, Morten W. Hansen, Robert Peckyno, Daniel Rosenberg ve Robert E. Guinness; 30 Eylül 2003; IAC Bremen, 2003 (29 Eylül – 03 Ekim 2003) ve MoonMars Atölyesi (26–28 Eylül 2003, Bremen). 18 Ocak 2010'da erişildi
• Erik Tohum Evi (2009). Ay Karakolu: Ay'da İnsan Yerleşimleri Kurmanın Zorlukları . Springer. ISBN'si 978-0-387-09746-6. Yayınevinin kitap sayfası.
• Madhu Thangavelu; Schrunk, David G.; Burton Sharpe; Bonnie L. Cooper (2008). Ay: kaynaklar, gelecekteki gelişme ve yerleşim (2. baskı). Springer. ISBN'si 978-0-387-36055-3.

Dış bağlantılar

• Nozette S, et al. (Kasım 1996). "Clementine bistatik radar deneyi" . Bilim . 274 (5292): 1495–8. Bibcode : 1996Sci...274.1495N . doi : 10.1126/science.274.5292.1495 . PMID  8929403 .
• NASA Ames Araştırma Merkezi Eureka! Ay Kutuplarında buz bulundu . Erişim tarihi: 18 Aralık 2004.
• Cornell News Arecibo radarı, ay kutuplarında kalın buz olduğuna dair hiçbir kanıt göstermiyor (...) . Erişim tarihi: 18 Aralık 2004.
• NASA Johnson Uzay Merkezi Kalkış! Ay Üssü Alfa . Son kontrol 20 Ocak 2005.
• Ansiklopedi Astronautica Alt Kategori: – İnsanlı – Ay gezgini . 20 Aralık 2004'te erişildi.
• Uzay araştırmaları için vizyon , NASA.
• Stuff Nasıl Çalışır - Ya ayda yaşasaydık? Erişim tarihi: 15 Mart 2007.
• Ay'a dönüşe adanmış Wiki – Lunarpedia
• OpenLuna Vakfı OpenLuna.org
• Güney kutuplu bir ay yerleşiminin unsurları [3]
• 3D baskı (ESA) ile bir ay üssü inşa etmek
• Ay Depolama: İnsan İçin Küçük Bir Alan, İnsanlık İçin Bir Dev Alan Ay Depolama Bilgi Grafiği . 1 Eylül 2014'te alındı.
• Araştırmacılar Ay'da yaşama planlarını hızlandırıyor