30.11.2023 | Svátek má Ondřej


VĚDA: Proč potřebujeme kolonizovat vesmír a jak to máme udělat - Měsíc

21.9.2023

Odpovědi na proč a jak funguje vesmír. Psáno pro Tima, mého syna, ale určitě si to rádi přečtou i jiní. Dneska to bude o tom, že Země je nám už malá a potřebujeme se stát meziplanetární civilizací.
Drahý Time,
v minulém díle jsme nakousli téma kolonizace vesmíru. Bavili jsme se o tom, co všechno nám dneska lítá nad hlavou, většinou na nízké oběžné dráze Země. Ve výčtu jsem schválně vynechal vojenské satelity, protože ty jsou tajné. Tak se jim nebudeme věnovat ani dneska a mrkneme se kousek dále, na našeho věčného souputníka, na Měsíc.

Žár a mráz na povrchu

Měsíc je podstatně drsnější prostředí než oběžná dráha. Už jenom kvůli tomu, že jsme mimo ochranu magnetického pole Země. Povrch je kromě Sluneční radiace vystaven i všemu dalšímu záření z okolního vesmíru. Měsíc má vázanou rotaci, když obíhá kolem naší planety, tak nám nastavuje jenom přivrácenou stranu. jeden oběh trvá přibližně čtyři týdny a potom lunární den bude dva týdny a lunární noc další dva. Přes den se povrch Měsíce rozpálí na asi 130°C, v noci jde naopak teplota na -130°C. Jakékoliv zařízení, které budeme na Luně používat se bude muset s těmito teplotními rozdíly vypořádat. Dalším důsledkem lunární noci je, že solárně napájejí roboti přijdou o šťávu. Pokud nemají baterky, to smolík. Třeba Indická sonda Čandraján-3 je oficiálně určena pro fungování jenom v rámci jednoho lunárního dne od přistání a pokud přežije noční mráz, bude to jenom vítaný bonus. Ale při kolonizaci se na to nemůže spoléhat. Proto budeme potřebovat jiný zdroj energie, nejspíše malý modulární reaktor, který bude napájet kolonii.

Třeba NASA má v rámci programu Artemis pro návrat lidí na Měsíc v plánu vývoj 40kW atomového reaktoru, který by měl vydržet pracovat minimálně deset let. Jak si tento reaktor představují umělci vidíš na obrázku níže. Zásadní problém bude hádej s čím: Ano, s chlazením. Zatímco v noci to bude legrace, zbavit se přebytečného tepla přes den bude opravdu oříšek. Proto ten velký deštník.

Fission surface power systems – depicted in this conceptual illustration – could provide reliable power for human exploration of the Moon under Artemis. (NASA)

Kromě NASA i Angličani uvolnili peníze pro Rolls-Royce, aby zkusil svůj malý modulární reaktor, který vyvíjí pro pozemské použití upravit tak, aby fungoval i na Měsíci.

Jdeme pod povrch

Jak vidíš na obrázku reaktoru, všechno podstatné je zakopáno pod zemí. Měsíční hornina se obecně nazývá regolit a pár desítek centimetrů regolitu by mohlo výrazně snížit radiační zátěž kolonie. Buďto můžeme vykopat dostatečně velkou jámu, do ní postavit kolonii a zase to zahrnout, aby to izolovalo. Nebo můžeme využít jeskyně, které už na Měsíci jsou a které našla mise LRO (Lunar Reconnaissance Observer), který už roky krouží kolem našeho souputníka a zásobuje nás velmi kvalitními obrázky jeho povrchu. A tato sonda našla celou řadu vstupů do jeskyní, které by se daly využít jako prostory pro budování měsíční základny. zatím nevím o nějakých konkrétních plánek, které by počítali se základnou právě v nějaké z objevených jeskyní, to vypadá spíše na střednědobý horizont. Možná i proto, že se jak velmi slibné místo jeví okolí jižního pólu Měsíce. Při troše hledání se dají najít místa, která jsou stále osluněna a v kráterech byl nalezen vodní led. Bohužel, program Artemis čelí zpoždění, druhou misí měl být pilotovaný oblet Měsíce v letošním roce, ale teď je plánován až na listopad příštího roku. Další misí, Artemis 3 by už mělo být opětovné přistání lidí, následované budováním orbitální stanice Gateway na oběžné dráze Měsíce (více zde).

A co zdroje

Jak už jsem psal v předchozím článku, Měsíc je pro nás důležitý kvůli jeho nerostným surovinám. Vytáhnout kilo čehokoliv na oběžnou dráhu Měsíce a potom dále do hlubin Sluneční soustavy je šestkrát méně energeticky náročné, než to dělat ze Země. navíc těžbu můžeme nechat robotům a vybudovat celé robotické továrny, které budou pro nás shromažďovat všechny potřebné suroviny. Většinou stačí naházet regolit někam do pece a pořádně jej zahřát. Se stoupající teplotou se začne uvolňovat vodík a hélium, oxid uhličitý, dusík a když to úplně roztavíme, získáme i nikl a železo. Kromě toho můžeme na Měsíci najít i ilemit, což je ruda bohatá na titan, železo a kyslík. A kdoví, co se skrývá pod gigantickým impaktním kráterem na Jižním pólu, podle jedné z teorií se tam zabořilo kovové jádro planetesimály.

Na Zemi už probíhá příprava na těžbu. V rámci soutěže NASA Regolith Excavation Challenge se utkali robotičtí horníci. Ten nejúspěšnější z nich dokáže vytěžit za hodinu tunu regolitu a dopravit ji do kontejneru. Podmínkou je, že stroj nesmí být těžší než 80 kilogramů a musí ustát drsné podmínky na Měsíci.

Asi nejlákavějším zdrojem pro vesmírné podnikání na naší družici je ale He3, izotop hélia, který produkuje Slunce a za milióny let působení slunečního větru jsou ho na Měsíci hojné zásoby. Jak jsem psal tady, tento izotop by šel výhodně použít ve fúzních elektrárnách budoucnosti.

Tak kdy vyrážíme?

Správně, podle mne je otázka kdy, ne zda. Ale je potřeba podotknout, že Měsíc je opravdu drsné prostředí. Myslím si, že ještě dlouho se bude o využití jeho zdrojů starat robotická posádka. Lidský pobyt bude jenom krátkodobý. Ušetří nám to náklady na vybudování habitatu, který by dlouhodobě uměl živit posádku a ochránit ji před radiací. Postačí nám zvolit období, kdy bude nízká sluneční aktivita a risknout to, ostatně jako u misí Apollo nebo nově Artemis. Roboti se dají celkem pohodlně ovládat na dálku ze Země. Nemusí to výt jenom různé kombajny na rudu, může to být též něco jako lidský avatar, humanoidní ze Země robot pro všechny možné druhy prací, které by jinak zastal pouze člověk.

Ale jednou, jednou se tam usídlíme natrvalo. Ano, natrvalo, kdo bude pobývat v lunární gravitaci delší dobu, ten ztratí možnost se znovu adaptovat na gravitaci pozemskou. Takže jednou Měsíčňan, vždycky Měsíčňan a každý si bude muset rozhodnout, jestli mu to za to stojí.

Na Měsíci můžeme postavit rakety z materiálu vytěženého na místě, natankovat je místním palivem a poslat je do dalekého kosmu. Třeba na Mars a ještě dále, ale o tom zase příště.Drahý Time,

v minulém díle jsme nakousli téma kolonizace vesmíru. Bavili jsme se o tom, co všechno nám dneska lítá nad hlavou, většinou na nízké oběžné dráze Země. Ve výčtu jsem schválně vynechal vojenské satelity, protože ty jsou tajné. Tak se jim nebudeme věnovat ani dneska a mrkneme se kousek dále, na našeho věčného souputníka, na Měsíc.