Maa ja selle kõige külmemad kohad ei seisa kuuvalgel öisel temperatuuril lähedal - ja on väga keeruline luua baasi, mis suudaks asunikke sellise temperatuuri eest kaitsta. Kuu koloniseerimise mõte on teadlasi ja kaugelenägelikke inimesi muretsenud juba mitu aastakümmet. Televiisoriekraanidele ja monitoridele on ilmunud mitmesuguseid kuukolooniate kontseptsioone.
Võib-olla on kuukoloonia inimkonna jaoks järgmine loogiline samm. See on meie lähim naaber tähtedes, mis asub meist umbes 383 000 kilomeetri kaugusel, mis lihtsustab ressursside toetamist. Lisaks on Kuul üleliigne heelium-3, mis on termotuumareaktorite jaoks ideaalne kütus, mida Maal on väga vähe.
Kuu püsikoloonia marsruut oli teoreetiliselt visandatud erinevate kosmoseprogrammide abil. Hiina on avaldanud huvi baasi leidmiseks Kuu kaugemas servas. 2015. aasta oktoobris sai teatavaks, et Euroopa Kosmoseagentuur ja Roscosmos kavandavad mitmeid missioone Kuule, et hinnata püsiasustuste paigutamise võimalusi.
Sellegipoolest on meie satelliidil mitmeid probleeme. Kuu teeb 28 maapäeva jooksul ühe pöörde ja kuuöö kestab 354 tundi - enam kui 14 maapäeva. Pikk öötsükkel tähendab temperatuuri märkimisväärset langust. Temperatuurid ekvaatoris on päeval 116 kraadi Celsiuse järgi ja öösel -173 kraadi.
Kuuvalged ööd on lühemad, kui baas asub põhja- või lõunapoolusel. "Sellise aluse ehitamiseks postide külge on palju põhjuseid, kuid lisaks päikesevalguse tundidele tuleb arvestada ka teiste teguritega," ütleb Telespazio VEGA Deutschlandi kosmoseoperatsioonide insener Edmond Trollope. Nagu Maal, võib ka pooluste juures olla väga külm.
Kuu pooluste juures liigub Päike piki silmapiiri, mitte üle taeva, nii et peate ehitama külgpaneelid (seinte kujul), mis raskendab ehitamist. Ekvaatori juures asuv suur tasane alus koguks palju soojust, kuid masti juures soojuse saamiseks tuleb ehitada ülespoole, mis pole lihtne. "Mõistliku asukoha korral saab temperatuuride erinevusi hõlpsasti kontrollida," ütleb Saksa lennunduskeskuse DLR teadlane Volcker Meiwald.
Reklaamvideo:
Päeva- ja öötsükli temperatuuride väga erinev varieerumine tähendab, et Kuu alused peavad olema varustatud mitte ainult külmuva külma ja halva soojuse piisava isolatsiooniga, vaid ka termiliste pingete ja soojuspaisumisega toimetulemiseks.
Termiline kaitse
Esimesed Kuule paigutatud robotmissioonid, nagu Nõukogude Kuu missioonid, olid mõeldud ühe Kuu päeva (kahe Maa nädala) elamiseks. NASA maamõõtjate missioonide maandur võiks järgmisel kuupäeval tööd jätkata. Kuid öösel komponentidele tekitatud kahju takistas sageli teaduslike andmete saamist.
60ndate lõpus ja 70ndatel läbi viidud samanimelise Nõukogude kosmoseprogrammi kuuvardad hõlmasid geniaalse ventilatsioonisüsteemiga radioaktiivse kuumutamise elemente, mis võimaldasid sõidukitel elada kuni 11 kuud. Kuuülekanded talvituvad öösel ja käivituvad koos päikesega, kui päikeseenergia kättesaadavaks saab.
Üks võimalus suurte termiliste kõikumiste vältimiseks on hoone matmine Kuu regoliti. Sellel Kuu pinda katval pulbrilisel materjalil on madal soojusjuhtivus ja kõrge vastupidavus päikesekiirgusele. See tähendab, et sellel on tugevad isoleerivad omadused ja mida sügavam on koloonia, seda kõrgem on termiline kaitse. Lisaks, kuna alus kuumeneb ja Kuu kuumus on atmosfääri puudumise tõttu halvasti üle kantud, vähendab see edasist termilist stressi.
Ehkki koloonia "matmise" idee võeti põhimõtteliselt edukalt vastu, on see praktikas siiski uskumatult keeruline ülesanne. "Ma pole veel näinud projekti, mis saaks sellega hakkama," ütleb Volcker. "Need peaksid olema robotiehitised, mida saab juhtida kaugjuhtimisega."
Manustada või katta?
Teine meetod, mille abil oli võimalik soovitud tulemust saavutada, peitub maapinnas endas. Penetraatorid, mis suudavad löögi ajal pinnale tungida, on juba pakutud (kuid väiksemas mahus) mitmeks Kuu-missiooniks, näiteks Jaapani Lunar-A ja Suurbritannia MoonLite (projekt on praegu edasi lükatud, ehkki tungimise maandumise idee oli nii veenev, et ESA otsustas kasutada proovide kiireks tarnimiseks mehhanismi jaoks planeedi või kuu pinnalt ja aluspinnalt). Selle kontseptsiooni eeliseks on see, et alus on löögi alla maetud, mis tähendab, et enne kaitset puutub see kokku suhteliselt mõõdukate termiliste tingimustega.
Energiavarustusega jääb siiski probleemiks, kuna tüüpiline läbitungimisprojekt pakub ainult väga piiratud hulgal päikeseenergia võimalusi. Juhtimiseks on vaja ka suuri kokkupõrkekiirenduse koormusi ja suurt täpsust. "Konstruktsiooni ümberminekuks vajalikku kokkupõrkejõudu on mehitatud aluse nõutavate funktsioonidega väga raske kokku viia," ütleb Trollope.
Selle alternatiiv oleks valada koloonia peale Kuu regoliit, kasutades võimalikke masinaid nagu hüdraulilised ekskavaatorid. Kuid selleks, et seda tõhusalt teha, peate kiiresti töötama.
Kui Kuu regoliiti ei saa koloonia üle valada, võib selle kohale paigaldada mitmekihilise isolatsiooni (MLI) mütsi, mis hoiab ära soojuse hajumise. MLI soojusisolatsioonimaterjale kasutatakse kosmoselaevadel laialdaselt, kaitstes neid ruumi külma eest.
Selle meetodi eeliseks on see, et see võimaldab päikesevarude kasutamist kahenädalase kuupäeva jooksul energia kogumiseks ja salvestamiseks. Kuid kui energiat ei koguta piisavalt, tuleb kaaluda alternatiivseid energiatootmise meetodeid.
Termoelektrigeneraatorid võiksid öötsükli ajal kolooniale energiat anda: ehkki nende efektiivsus on madal, pole neil siiski hooldusega probleeme, kuna neil pole liikuvaid osi. Radioisotoopide termoelektrilised generaatorid (RTG) pakuvad suurt efektiivsust ja neil on väga kompaktne kütuseallikas. Kuid alus peab olema kiirguse eest kaitstud, võimaldades samal ajal soojust üle kanda. Eemaldatava radioaktiivse isotoobi generaatori paigaldamise logistika on täis probleeme: riske on poliitiliste ja julgeolekuprobleemide korral kogu Maast kuni Kuuni maandumiseni, alates poliitilisest ja maandumisest.
Võib kasutada lõhustumisreaktoreid, kuid nendega on veelgi suuremaid probleeme, sealhulgas eespool loetletud.
Ja kui arendada välja tuumareaktorid, saab neid kasutada ka Kuul, arvestades heelium-3 liigset sisaldust. Patareid - näiteks liitium-ioonakud - võivad samuti abiks olla, kui kahenädalase öötsükli jooksul toodetakse piisavalt päikeseenergiat.
On idee varustada öötsükli jooksul jaama pinnal orbiidil oleva satelliidi abil, mis edastab energiat mikrolainete või laseri kaudu. Seda ideed uuriti 10 aastat tagasi. Uuringus leiti, et suure Kuu aluse jaoks, mis vajab orbiidilt 50-kilovatise laseriga sadu kilovatte energiat, on rektenna (seda tüüpi antenn, mis muundab elektromagnetilise energia alalisvooluks) läbimõõt 400 meetrit ja satelliidil - 5 ruutmeetrit. kilomeetrit päikesepaneele. Rahvusvahelise kosmosejaama pindala on umbes 3,3 ruutmeetrit. km päikesepaneele.
Vaatamata märkimisväärsetele raskustele koloonia rajamisel, mis peab vastu pidama karmile öisele kuutsüklile, pole need ületamatud. Õige termilise kaitse ja korraliku elektritootmissüsteemiga pika kahenädalase öö jooksul võiksime järgmise kahekümne aasta jooksul olla kuukoloonia. Ja siis saame oma pilgu kaugemale pöörata.
