Hat der Mond genug Wasser, damit Robert Zubrins Mars-Siedlungsplan funktioniert?


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In Robert Zubrins "The Case for Mars" skizziert er einen Plan zur Besiedlung des Mars, indem er (unter anderem) Wasser findet und durch Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Dies liefert Kraftstoff für Fahrzeuge und Luft für die Besatzung zum Atmen. Kann ein ähnlicher Plan funktionieren, um den Mond zu besiedeln? Gibt es genug Ressourcen auf dem Mond, damit eine Siedlung autark ist? Gibt es genug Wasser auf dem Mond, damit dies lebensfähig ist?


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Wahrscheinlich eine bessere Frage bei der Weltraumforschung, aber dies betrifft die Planetenforschung (Analyse des Mondwassers), die hier zum Thema gehört.
Called2voyage

Ich denke, es kommt darauf an, ob die axiale Neigung des Mondes stabil ist. Wenn nicht, haben sich die flüchtigen Bestandteile in den Polarkratern möglicherweise nicht lange angesammelt. Hier ist ein kurzer Vortrag von Dr. Paul D. Spudis über Lunar ISRU: youtube.com/…
LocalFluff

In dem Video, auf das ich oben verlinkt habe, sagt Dr. Spudis um 18:50 Uhr, dass die geschätzte Menge an Wassereis in polaren Mondkratern 600 Millionen Tonnen beträgt. Genug, um 2200 Jahre lang jeden Tag einen Space-Shuttle-Start (von der Erde) zu tanken.
LocalFluff

Antworten:


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Selbstversorgung ist ein unglaublich weit gefasster Begriff. Wir könnten argumentieren, dass es ja Wasser auf dem Mond gibt und dass es praktikable Wege gibt, um den erforderlichen Strom auf selbsttragende Weise zu produzieren, aber die eigentliche Frage ist, ob es Gebiete auf dem Mond gibt, die für beide lebensfähig wären die selbe Zeit.

Sie sehen, der wahrscheinlichste Ort, an dem Oberflächen- oder unterirdisches Wasser auf dem Mond existieren und für die Massenextraktion geeignet sein könnte, sind seine polaren, permanent dunklen Regionen. In der Tat hat das ISRO-Raumschiff Chandrayaan-1 (Indian Space Research Organization) Hinweise auf Wasser gefunden, das in oberirdischen Mondregolith-Mineralien in der südpolaren Mondregion eingeschlossen ist. Dieses Wasser stammt wahrscheinlich von Asteroiden- und Kometeneinschlägen, bettet es tief in den Mondkern ein und wird als freigesetzt magmatisches Wasser näher an der Oberfläche. Jedes frei geformte Wasser in anderen Regionen des Mondes, das Sonnenlicht und Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, würde direkt in seine Gasform sublimieren und mit der Ionisierung Wasserstoffatome verlieren, so dass Wasserstoff- und Sauerstoffatome möglicherweise noch in gewissem Maße in die Oberfläche eingebettet sind Schichtmineralien, Extraktion wäre dort wahrscheinlich zu aufwendig.

Aber wo immer Sie Ihre Wasserquelle finden würden, würden Sie immer noch viel Strom benötigen, um Ihre Extraktionsanlage mit Strom zu versorgen, später mithilfe von Elektrolyse molekulares Wasser in seine Atombestandteile zu trennen und es unter kryogenen Bedingungen zu ihren zweiatomigen Flüssigkeiten zu komprimieren Geeignet als Treibmittelkomponenten, zweiatomiger flüssiger Sauerstoff (oder LOX) als Oxidationsmittel und doppelt so viel molekulare Menge an zweiatomigem flüssigem Wasserstoff (oder LH2) wie Ihr Raketentreibstoff. Das Problem mit Elektrizität ist, dass Sie, wenn Sie nicht Ihre eigene und viel davon mitgebracht haben, um Ihre Anlagen mit Strom zu versorgen, wahrscheinlich Sonnenenergie verwenden oder das in Mondregolith eingebettete Helium-3 (oder 3 He) nutzen möchten. und versorgen Sie Ihren Helium-3-Fusionsreaktor der dritten Generation mit Strom. Siehe zum Beispiel meine Antwort aufWeltraumforschung darüber, wie das gemacht werden könnte.

Das Hauptproblem bei der Nutzung der Mondressourcen besteht daher vorerst darin, ausreichende und lebensfähig abbaubare Wasserressourcen zu finden, in denen es auch selbsttragende Möglichkeiten zur Erzeugung des erforderlichen Stroms gibt. Eine Option, die ich mir vorstellen kann, besteht darin, am stärksten dem Mondäquator der Sonne ausgesetzt zu bleiben und Deuterium- und Tritiumwasserstoffisotope sowie Helium-3 aus dem Regolith des Mondes zu extrahieren, die alle dort aus Coronal Mass Ejections (CME) eingebettet sind. Erforderlicher Sauerstoff könnte erzeugt werden, indem oxidierte Mineralien zerkleinert und mit Wasserstoffisotopen in ionisiertes Wasser geschwitzt werden, und Helium-3 könnte wie zuvor erwähnt verwendet werden, um eine Fusionsreaktion aufrechtzuerhalten, die die erforderliche Elektrizität erzeugt, um später Wassermoleküle in ihre Atome zu zerlegen von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse.

Wie viel dieser Wasserstoff- und Heliumisotope tatsächlich im Mondregolith eingebettet sind und wie lange diese Ablagerungen darin verbleiben und möglicherweise aufgrund der statischen Aufladung des Regolithen, der von der Sonnenstrahlung bombardiert wird, mindestens einige Zeit dort verbleiben, Dies ist jedoch eine ganz andere Frage, die wir derzeit noch nicht beantworten können. Die Untersuchung der Mond-Exosphäre und der Staubumgebung ist der einzige Zweck des LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), den wir gerade erst dort gestartet haben. Wir werden in ungefähr einem Jahr wissen, ob es in der Lage sein wird, schlüssige wissenschaftliche Beweise für diese Theorien zu liefern, die ich gerade erwähnt habe.


Das Energieproblem ist an den Polen kleiner als am Äquator, der unter 14 Tagen Dunkelheit leidet. An den Mondpolen befinden sich Kraterkämme mit nahezu konstanter Sonneneinstrahlung neben permanent beschatteten Kraterböden mit Wassereis. Sonnenkollektoren könnten Roboter im Krater unter ihnen über Kabel oder Mikrowellen antreiben. Bergbauarbeiten bestehen nur darin, den Boden zu erwärmen und die flüchtigen Stoffe beim Sublimieren zu sammeln.
LocalFluff

@LocalFluff Der Mond hat auch eine leichte axiale Neigung, so dass diese Regionen mit permanentem Sonnenlicht selten und weit voneinander entfernt sind. IIRC qualifizieren sich nur eine Handvoll Gipfel am Mondnordpol um einen einzelnen Krater und, soweit wir wissen, keine am Südpol. Also ja, was Sie sagen, ist möglich, vorausgesetzt, ein einzelner größerer Krater verfügt über ausreichende Wassereisreserven. Sie würden jedoch mit einem enormen Temperaturunterschied zu tun haben und mehrere Relaissatelliten in der polaren Mondumlaufbahn benötigen, wenn Kommunikation mit der Erde benötigt wird. All dies könnte am Mondäquator IMO viel einfacher sein. Aber poste eine neue Antwort.
TildalWave

Ah ja, hier ist es; etwas detailliertere Informationen dazu im Wikipedia-Artikel über den Mond: Jahreszeiten . Es erwähnt ... vier Bergregionen am Rande des Peary-Kraters am Nordpol des Mondes .
TildalWave

Die unten verlinkte Karte zeigt die Sonneneinstrahlung am Mond-Südpol. Die hellsten Kraterränder repräsentieren eine Sonneneinstrahlungszeit von über 95%. Dies bedeutet weniger als 36 Stunden pro Monat im Winterschlaf oder bei gespeichertem Strom (z. B. Brennstoffzellen, die lokale Ressourcen nutzen). apod.nasa.gov/apod/ap110423.html Wie bei der Sichtlinienkommunikation mit der Erde wurde keine Mondkommunikation benötigt. Die Bodentemperatur ist an den Polen aufgrund des Winkels zur Sonne niedriger und stabiler, wenn die Sonneneinstrahlung nahezu konstant ist. Die optimalen Bereiche und Ressourcen sind im Vergleich zu absehbaren Raketenstartfähigkeiten groß.
LocalFluff

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@LocalFluff OK, ich muss mich nicht von einer alternativen möglichen Antwort überzeugen. Ich schrieb meine basierend auf Informationen, die ich hatte und die mir am sinnvollsten erschienen. Sie scheinen unterschiedliche Informationen und Vorstellungen zur Machbarkeit zu haben, schreiben Sie also bitte eine andere Antwort. Je mehr, desto besser. Ich bin nicht mit der Option verheiratet, die ich hier vorgeschlagen habe. ;)
TildalWave

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Darüber hinaus hat der Mars eine wesentlich größere Atmosphäre, die aus ~ 95% CO2 besteht (was einer der Hauptpunkte von Zubrin ist), während die Atmosphäre des Mondes im Vergleich dazu verblasst. Warum ist das wichtig? In Kombination mit der mitgebrachten Wasserstoffversorgung könnten Sie das CO2 mit H2 kombinieren, um Methan (CH4) zu erzeugen, das als Raketentreibstoff verwendet werden kann. Wasser kann auch produziert werden. Siehe die Sabatier-Reaktion .

Seite 60 in "Der Fall für Mars" spricht auch über die Vor- und Nachteile von CH4 / O2- und CO / O2-Treibmittelsystemen. Ersteres ist wirklich die bessere Alternative, wenn Wasserstoff verfügbar wäre. Wenn es um Siedlungen geht, ist die Erkundung eine entscheidende Funktion. Kraftstoff für Fahrzeuge kann auch über das atmosphärische CO2 des Mars bereitgestellt werden.

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