Kategorie
Kosmologia

Bazy księżycowe

Bazy księżycowe

Potwierdzenie, że woda występuje na Księżycu w przydatnych ilościach, nie czyni jeszcze z niego wymarzonego miejsca kolonizacji. Niemniej ułatwiłoby to znacznie procesy logistyczne związane z zakładaniem baz i podwyższyłoby ich użyteczność.

Oprócz tego, że woda jest substancją niezbędną do życia, może zostać rozłożona na wodór i tlen – pierwiastki stanowiące znakomitą mieszaninę pędną. Jeżeli woda występuje na Księżycu, pojazdy transportujące ludzi i ładunki na Księżyc nie musiałyby wieźć ze sobą paliwa na powrót. Zamiast tego mogłyby zatankować w bazie księżycowej paliwo, które zostało wyprodukowane na miejscu. Co więcej, lokalne zasoby surowców pozwalających produkować paliwo umożliwiłoby załodze bazy robienie częstych wycieczek poza nią i badanie różnych obszarów Księżyca za pomocą pojazdów dalekiego zasięgu, napędzanych silnikami rakietowymi. Pozwoliłoby im to również dbać o sprzęt w różnego rodzaju stacjach badawczych, rozrzuconych na powierzchni Srebrnego Globu. Na przykład księżycowa Arktyka lub Antarktyka może stać się miejscem założenia bazy nadzorującej rozległą sieć teleskopów optycznych, dzięki którym mielibyśmy niespotykane dotąd możliwości obserwacji Wszechświata.

Możliwość odkrycia wody na Księżycu ożywia pomysł dyskutowany zarówno w powieściach fantastycznonaukowych, jak i profesjonalnej literaturze astronautyczno-inżynierskiej – aby wykorzystać Księżyc jako bazę wypadową w dalsze regiony kosmosu. Założenie jest proste: ponieważ grawitacja Srebrnego Globu jest sześć razy mniejsza niż ziemska i nie ma on atmosfery, łatwiej będzie dolecieć do dowolnego punktu z jego powierzchni niż z Ziemi. Jeżeli więc byłoby możliwe wytwarzanie paliwa na Księżycu, stałby się on świetną bazą, w której statki kosmiczne tankowałyby przed dalszą drogą. Pomysł ten rozwijano na długo przedtem, zanim odkryto wodę na Księżycu – zawsze wiadomo było, że jest tam mnóstwo tlenu w postaci tlenków metali w skałach; zademonstrowano nawet metody wydobycia go stamtąd. Na przykład jeden z minerałów, ilmenit (FeTiO3), który w niektórych glebach księżycowych występuje w ilości około 10%, można przetworzyć, bombardując go cząsteczkami wodoru w temperaturze 1000°C. Zachodzi wówczas reakcja:

Woda otrzymana w ten sposób jest następnie poddawana procesowi elektrolizy, by uzyskać wodór, który powraca do reaktora, oraz tlen, który stanowi produkt netto. Jednakże konieczność zapewnienia wysokiej temperatury, posiadania zapasów wodoru, by kompensować wycieki, oraz konieczność wydobywania i przetwarzania ilmenitu czynią ów pomysł nieco trudnym do zrealizowania. Niemniej sam reaktor został skonstruowany i przetestowany z sukcesem przez Carbotek Corporation. Co więcej, jest on na tyle prosty, że dojrzała baza księżycowa nie powinna mieć kłopotów z jego eksploatacją. Oczywiście, jedynym użytecznym produktem jest tutaj utleniacz – gdyby tylko na tyle było stać bazę księżycową, docierające tam statki w dalszym ciągu musiałyby wieźć ze sobą zapas paliwa (wodoru, metanu lub nafty), by móc uruchomić silniki. Ponieważ jednak w wypadku pojazdów rakietowych utleniacz zwykle stanowi 75% mieszaniny pędnej, nawet uzyskanie samego tlenu z lokalnych księżycowych surowców byłoby użyteczne. Jeżeli natomiast na Księżycu występuje woda, można wyprodukować zarówno tlen, jak i wodór, w dodatku w wyniku bardzo prostego procesu chemicznego (elektrolizy).

Tak więc pomysł uczynienia z Księżyca bazy przeładunkowej wydaje się interesujący. Ma swoje zalety, choć, niestety, ma też swoje wady. Używanie baz księżycowych w celu zatankowania statków kosmicznych powracających na Ziemię lub pojazdów badających jego powierzchnię to bardzo dobry pomysł. Wbrew pozorom jednak wykorzystywanie takich baz do zatankowania statku lecącego z Ziemi na Marsa nie przynosi kompletnie żadnych korzyści. Dzieje się tak, ponieważ statek, jego wyposażenie oraz większość zapasów, które ze sobą wiezie, pochodzą z Ziemi, a różnica prędkości ΔV potrzebna, by dotrzeć z niskiej orbity Ziemi (LEO) na Marsa (4,2 km/s), jest mniejsza niż ΔV potrzebna, by dolecieć z niskiej orbity Ziemi na powierzchnię Księżyca (6 km/s). Tak więc nawet gdyby w księżycowej bazie zgromadzono gotowe, wyprodukowane tam paliwo, nawet gdyby było ono dostępne za darmo, w wypadku statku kosmicznego lecącego na Marsa nie ma sensu przystawać po nie na Księżycu. Byłoby znacznie łatwiej i taniej polecieć bezpośrednio na Marsa. Gdyby bazy na Srebrnym Globie dysponowały pojazdami będącymi w stanie dostarczyć paliwo na jego orbitę, tak by przelatujące statki kosmiczne nie musiały lądować, poprawiłoby to nieco sytuację, lecz w dalszym ciągu niedostatecznie. Różnica prędkości AV potrzebna, by dolecieć z niskiej orbity Ziemi na orbitę Księżyca, wynosi 4,2 km/s, tyle ile różnica prędkości potrzebna, by dotrzeć na orbitę Marsa. Tak więc tankowanie na orbicie Księżyca jest pomysłem chybionym w wypadku statków lecących na Czerwoną Planetę, tym bardziej że przecież paliwo wyprodukowane na Księżycu i dostarczane na jego orbitę nie będzie darmowe. Księżycowa baza uzupełniająca paliwo jest więc bezużyteczna dla misji marsjańskich.

Jeżeli jednak punkt docelowy leży dużo dalej niż Mars, zaczyna to być opłacalne. Na przykład AV niezbędna, by dolecieć z niskiej orbity Ziemi na Ceres, planetoidy położonej w centrum głównego pasa planetoid, wynosi 9,6 km/s, czyli znacznie więcej niż ΔV niezbędna, by dotrzeć na Księżyc lub jego orbitę. Jeżeli więc dałoby się tam wyprodukować paliwo i gdyby okazało się to dostatecznie tanie (w porównaniu z kosztami paliwa wyprodukowanego na Ziemi plus koszty wyniesienia go na LEO), tankowanie w bazach księżycowych mogłoby okazać się korzystne. Gdy punkt docelowy wyprawy oddala się od Ziemi, rośnie niezbędna A V misji, a wraz z nią potencjalne korzyści, jakie moglibyśmy odnieść, tankując w bazach na Srebrnym Globie. Rzecz jasna, nigdy nie opłaci się ich budować na potrzeby jednej czy dwóch misji w dalsze regiony Układu Słonecznego; podstawowa infrastruktura kosztowałaby zbyt wiele. Gdyby jednak między najbliższymi nam planetami istniał stały ruch, powiedzmy, związany z wydobyciem zasobów naturalnych z planetoid pasa głównego (patrz rozdział 7), księżycowe stacje uzupełniające paliwo zapewne okazałyby się bardzo ważnym elementem systemu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *