Wie können die Kosten für die Raumfahrt zum und vom Mond und möglicherweise zum Mars gesenkt werden? Ein Ansatz besteht darin, den Mond nach notwendigen Ressourcen abzubauen.
Künstlerkonzept einer Mondbasis mit Blick auf die Erde in der Ferne. Bild über Pavel Chagochkin / Shutterstock.com.
Von Paul K. Byrne, North Carolina State University
Wenn Sie in diesem Augenblick zum Mond gebracht würden, würden Sie sicher und schnell sterben.Das liegt daran, dass es keine Atmosphäre gibt. Die Oberflächentemperatur variiert zwischen 130 Grad Celsius und minus 170 Grad Celsius. Wenn Sie durch Luftmangel, schreckliche Hitze oder Kälte nicht getötet werden, werden Sie durch Beschuss mit Mikrometeoriten oder durch Sonneneinstrahlung getötet. Der Mond ist keinesfalls ein gastfreundlicher Ort.
Wenn der Mensch jedoch den Mond erforschen und möglicherweise eines Tages dort leben will, muss er lernen, wie er mit diesen herausfordernden Umweltbedingungen umgeht. Wir brauchen Lebensräume, Luft, Nahrung und Energie sowie Treibstoff, um Raketen zurück zur Erde und möglicherweise zu anderen Zielen zu befördern. Das bedeutet, dass wir Ressourcen benötigen, um diese Anforderungen zu erfüllen. Wir können sie entweder von der Erde mitbringen - eine teure Angelegenheit - oder wir müssen Ressourcen auf dem Mond selbst nutzen. Und genau hier setzt die Idee der In-Situ-Ressourcennutzung (ISRU) an.
Das Bestreben, Mondmaterialien zu verwenden, basiert auf dem Wunsch, temporäre oder sogar permanente menschliche Siedlungen auf dem Mond zu errichten - und dies hat zahlreiche Vorteile. Zum Beispiel könnten Mondbasen oder Kolonien eine unschätzbare Ausbildung und Vorbereitung für Missionen zu weiter entfernten Zielen, einschließlich dem Mars, bieten. Die Entwicklung und Nutzung von Mondressourcen wird wahrscheinlich zu einer Vielzahl innovativer und exotischer Technologien führen, die auf der Erde nützlich sein könnten, wie dies bei der Internationalen Raumstation der Fall war.
Als planetarischer Geologe bin ich fasziniert davon, wie andere Welten entstanden sind und welche Lehren wir aus der Entstehung und Entwicklung unseres eigenen Planeten ziehen können. Und weil ich hoffe, eines Tages den Mond tatsächlich persönlich zu besuchen, interessiert mich besonders, wie wir die Ressourcen dort nutzen können, um die Erforschung des Sonnensystems durch den Menschen so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten.
Künstlerkonzept eines möglichen Mondlebensraums mit Elementen, die in 3D mit Mondboden bearbeitet wurden. Bild über die Europäische Weltraumorganisation / Foster + Partners.
In-situ-Ressourcennutzung
ISRU klingt nach Science Fiction und ist es im Moment größtenteils. Dieses Konzept beinhaltet die Identifizierung, Extraktion und Verarbeitung von Material von der Mondoberfläche und dem Inneren und die Umwandlung in etwas Nützliches: Sauerstoff zum Atmen, Elektrizität, Baumaterialien und sogar Raketentreibstoff.
Viele Länder haben erneut den Wunsch geäußert, zum Mond zurückzukehren. Die NASA hat eine Vielzahl von Plänen, China ist im Januar mit einem Rover auf der Mondfährte gelandet und hat derzeit dort einen aktiven Rover, und zahlreiche andere Länder haben Mondmissionen im Visier. Die Notwendigkeit, Materialien zu verwenden, die bereits auf dem Mond vorhanden sind, wird dringender.
Das Konzept des Künstlers, wie die In-situ-Mondressourcennutzung aussehen könnte. Bild über die NASA.
Die Antizipation des Mondlebens ist eine treibende Technik und experimentelle Arbeit, um zu bestimmen, wie Mondmaterialien effizient zur Unterstützung der menschlichen Erforschung eingesetzt werden können. Beispielsweise plant die Europäische Weltraumorganisation (ESA), im Jahr 2022 ein Raumschiff am Mond-Südpol zu landen, um auf der Suche nach Wassereis und anderen Chemikalien unter der Oberfläche zu bohren. Dieses Schiff wird über ein Forschungsinstrument verfügen, mit dem Wasser aus dem Mondboden oder dem Regolith gewonnen werden kann.
Es gab sogar Diskussionen darüber, das Helium-3, das im Mond-Regolith eingeschlossen ist, schließlich abzubauen und zur Erde zurückzuschicken. Helium-3 (ein nicht radioaktives Heliumisotop) könnte als Brennstoff für Fusionsreaktoren verwendet werden, um große Energiemengen bei sehr geringen Umweltkosten zu erzeugen - obwohl die Fusion als Energiequelle noch nicht nachgewiesen wurde und das Volumen des extrahierbaren Heliums -3 ist unbekannt. Auch wenn die tatsächlichen Kosten und Vorteile von Mond-ISRU noch abzuwarten sind, gibt es wenig Anlass zu der Annahme, dass das derzeitige große Interesse am Abbau des Mondes nicht anhält.
Es ist erwähnenswert, dass der Mond möglicherweise kein besonders geeignetes Ziel für den Abbau anderer wertvoller Metalle wie Gold, Platin oder Seltenerdmetalle ist. Dies ist auf den Differenzierungsprozess zurückzuführen, bei dem relativ schwere Materialien sinken und leichtere Materialien aufsteigen, wenn ein Planetenkörper teilweise oder fast vollständig geschmolzen ist.
Dies geschieht im Grunde genommen, wenn Sie ein mit Sand und Wasser gefülltes Reagenzglas schütteln. Zuerst wird alles miteinander vermischt, aber dann löst sich der Sand schließlich von der Flüssigkeit und sinkt auf den Boden des Röhrchens. Und genau wie bei der Erde befindet sich der größte Teil des Mondbestands an Schwermetallen und wertvollen Metallen wahrscheinlich tief im Erdmantel oder sogar im Kern, wo sie im Wesentlichen nicht zugänglich sind. In der Tat sind kleinere Körper wie Asteroiden, die im Allgemeinen keine Differenzierung erfahren, vielversprechende Ziele für die Mineralexploration und -gewinnung.
Apollo 17-Astronaut Harrison H. Schmitt steht neben einem Felsbrocken auf der Mondoberfläche. Bild über die NASA.
Mondformation
In der Tat nimmt der Mond einen besonderen Platz in der Planetenforschung ein, da er der einzige andere Körper im Sonnensystem ist, in den Menschen Fuß gefasst haben. Das NASA-Apollo-Programm in den 1960er und 1970er Jahren sah insgesamt 12 Astronauten auf der Oberfläche laufen, springen und rasen. Die Gesteinsproben, die sie mitgebracht haben, und die Experimente, die sie dort hinterlassen haben, haben ein besseres Verständnis nicht nur unseres Mondes ermöglicht, sondern auch darüber, wie sich Planeten im Allgemeinen bilden, als dies sonst jemals möglich gewesen wäre.
In diesen und anderen Missionen der folgenden Jahrzehnte haben Wissenschaftler viel über den Mond gelernt. Anstatt wie die Planeten im Sonnensystem aus einer Staub- und Eiswolke zu wachsen, haben wir entdeckt, dass unser nächster Nachbar wahrscheinlich das Ergebnis eines riesigen Aufpralls zwischen der Proto-Erde und einem marsgroßen Objekt ist. Diese Kollision warf eine riesige Menge an Trümmern aus, von denen einige später zum Mond verschmolzen. Aus Analysen von Mondproben, fortgeschrittenen Computermodellen und Vergleichen mit anderen Planeten im Sonnensystem haben wir unter anderem gelernt, dass kolossale Einflüsse in den frühen Tagen dieses und anderer Planetensysteme die Regel und nicht die Ausnahme sein können.
Eine wissenschaftliche Untersuchung des Mondes würde zu einem dramatischen Anstieg unseres Verständnisses darüber führen, wie unser natürlicher Satellit entstanden ist und welche Prozesse auf und innerhalb der Oberfläche ablaufen, damit er so aussieht, wie er aussieht.
Künstlerkonzept der Kollision zwischen der Proto-Erde und einem marsgroßen Objekt. Bild über NASA / JPL-Caltech / T. Pyle.
Die kommenden Jahrzehnte versprechen eine neue Ära der Mondforschung, in der Menschen über längere Zeiträume hinweg leben und die natürlichen Ressourcen des Mondes nutzen können. Mit stetiger, entschlossener Anstrengung kann der Mond nicht nur ein Zuhause für zukünftige Entdecker sein, sondern auch das perfekte Sprungbrett, von dem aus wir unseren nächsten großen Sprung machen können.
Paul K. Byrne, Assistenzprofessor für Planetengeologie an der North Carolina State University
Dieser Artikel wurde von neu veröffentlicht Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie den Originalartikel.
Fazit: Ein planetarischer Geologe diskutiert den Abbau des Mondes.
