Mining Lunar Soil and Ice kan vara nyckeln till mänsklig överlevnad på månen

Om du transporterades till månen i detta ögonblick, skulle du säkert och snabbt dö. Det beror på att det inte finns någon atmosfär, yttemperaturen varierar från en rostning på 130 grader C till en benkylning minus 170 grader C (minus 274 grader F). Om bristen på luft eller fruktansvärt värme eller kyla inte dödar dig, kommer mikrometeorit bombardemang eller solstrålning att. Med alla konton är månen inte ett gästvänligt ställe att vara.

Men om människor ska utforska månen och eventuellt bor där en dag, måste vi lära oss att hantera dessa utmanande miljöförhållanden. Vi behöver livsmiljöer, luft, mat och energi, liksom bränslen till kraftraketar tillbaka till jorden och eventuellt andra destinationer. Det betyder att vi behöver resurser för att uppfylla dessa krav. Vi kan antingen föra dem med oss ​​från jorden - ett dyrt förslag - eller vi måste utnyttja resurserna på månen själv. Och det är där idén om "in-situ resursutnyttjande" eller ISRU kommer in.

Se även: Internet har blivit kär i NASAs nya video

Underlag för insatser för att använda månmaterial är en önskan att etablera antingen tillfälliga eller till och med permanenta mänskliga bosättningar på månen - och det finns många fördelar med att göra det. Månbaser eller kolonier kan till exempel ge ovärderlig utbildning och förberedelser för uppdrag till längre destinationer, inklusive Mars. Att utveckla och utnyttja lunarresurser leder sannolikt till ett stort antal innovativa och exotiska tekniker som kan vara användbara på jorden, vilket har varit fallet med den internationella rymdstationen.

Som en planetgeolog är jag fascinerad av hur andra världar kom och vilka lärdomar vi kan lära oss om vår egen planets formation och utveckling. Och för en dag hoppas jag faktiskt att besöka månen personligen, jag är särskilt intresserad av hur vi kan använda resurserna där för att göra mänsklig prospektering av solsystemet så ekonomiskt som möjligt.

In-Situ Resource Utnyttjande

ISRU låter som science fiction, och för närvarande är det i stor utsträckning. Detta koncept innebär att identifiera, extrahera och bearbeta material från månytan och inredningen och omvandla den till något användbart: syre för andning, el, byggmaterial och till och med raketbränsle.

Många länder har uttryckt en förnyad vilja att gå tillbaka till månen. NASA har en mängd planer att göra så, Kina landade en rover på månens långsida i januari och har en aktiv rover där just nu och många andra länder har sina synpunkter på månuppdrag. Nödvändigheten att använda material som redan finns på månen blir mer pressande.

Förutseendet av månlivet är att driva teknik och experimentellt arbete för att bestämma hur man effektivt använder lunarmaterial för att stödja mänsklig prospektering. Till exempel planerar Europeiska rymdorganisationen att landa ett rymdfarkoster på Muns South Pole år 2022 för att borra under ytan på jakt efter vattenis och andra kemikalier. Denna båt kommer att innehålla ett forskningsinstrument som är utformat för att erhålla vatten från jordens jord eller regolith.

Det har till och med varit diskussioner om slutligen gruvdrift och frakt till jorden, helium-3 låst i månregoliten. Helium-3 (en icke-radioaktiv isotop av helium) kan användas som bränsle för fusionsreaktorer för att producera stora mängder energi till en mycket låg miljökostnad - även om fusion som en kraftkälla ännu inte har demonstrerats och volymen extraherbar helium-3 är okänt. Men även om de sanna kostnaderna och fördelarna med månens ISRU fortfarande ses, finns det ingen anledning att tro att det stora nuvarande intresset för att gruva månen inte kommer att fortsätta.

Det är värt att notera att månen inte kan vara ett särskilt lämpligt resmål för gruvning av andra värdefulla metaller som guld, platina eller sällsynta jordartsmetaller. Detta beror på processen med differentiering, där relativt tunga material sjunker och lättare material stiger när en planetkropp delvis eller nästan helt smält.

Detta är i grunden vad som händer om du skakar ett provrör fyllt med sand och vatten. I början är allt blandat ihop, men sanden skiljer sig så småningom från vätskan och sjunker till botten av röret. Och precis som för jorden är det mesta av månens inventering av tunga och värdefulla metaller sannolikt djup i manteln eller till och med kärnan, där de i princip är omöjliga att komma åt. Det är faktiskt eftersom mindre kroppar som asteroider i allmänhet inte genomgår differentiering att de är så lovande mål för mineralutforskning och extraktion.

Lunarformation

Månen har faktiskt en speciell plats i planetvetenskap eftersom den är den enda andra kroppen i solsystemet där människor har satt fot. NASA Apollo-programmet på 1960- och 70-talet såg totalt 12 astronauter att gå, studsa och rova ​​på ytan. De stenprover som de tog tillbaka och de experiment som de lämnade där har möjliggjort en större förståelse för inte bara vår mån, utan om hur planeter bildar sig i allmänhet än vad som någonsin varit möjligt annars.

Från dessa uppdrag och andra under de följande decennierna har forskare lärt sig mycket om månen. Istället för att växa från ett moln av damm och is som planeterna i solsystemet, har vi upptäckt att vår närmaste granne troligtvis är resultatet av en jättepåverkan mellan proto-jorden och ett Mars-stort objekt. Den kollisionen utstötte en stor mängd skräp, av vilka några senare samlades i månen. Från analyser av månprover, avancerad datormodellering och jämförelser med andra planeter i solsystemet har vi lärt oss bland många andra saker att kolossala effekter kan vara regeln, inte undantaget, i de tidiga dagarna av detta och andra planetära system.

Att utföra vetenskaplig forskning på månen skulle ge dramatiska ökningar i vår förståelse för hur vår naturliga satellit kom och vilka processer som fungerar på och inom ytan för att få det att se ut som det gör.

De kommande årtiondena håller löftet om en ny era av utforskning av månen, med människor som lever där under långa perioder av tiden som är möjliga genom utvinning och användning av månens naturresurser. Med en stadig bestämd insats kan månen inte bara bli ett hem för framtida upptäcktsresenärer, utan den perfekta stegsten för att ta vårt nästa stora språng.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Paul K. Byrne. Läs den ursprungliga artikeln här.