Tempat paling sejuk di Bumi dan berdekatan tidak berdekatan dengan suhu malam yang diterangi cahaya bulan - dan sangat sukar untuk membuat pangkalan yang akan dapat melindungi peneroka dari suhu seperti itu. Selama beberapa dekad, pemikiran menjajah bulan telah membimbangkan para saintis dan orang yang berpandangan jauh. Pelbagai konsep koloni lunar telah muncul di skrin TV dan monitor.
Mungkin koloni lunar akan menjadi langkah logik seterusnya bagi umat manusia. Ini adalah jiran terdekat kita di bintang, yang terletak sekitar 383,000 kilometer dari kita, yang memudahkan sokongan sumber. Selain itu, terdapat lebihan helium-3 di bulan, bahan bakar yang ideal untuk reaktor termonuklear, yang sangat langka di Bumi.
Laluan untuk koloni lunar kekal secara teori digambarkan oleh pelbagai program angkasa. China telah menyatakan minat untuk mencari pangkalan di sisi bulan yang paling jauh. Pada bulan Oktober 2015, diketahui bahawa Agensi Angkasa Eropah dan Roscosmos merancang sejumlah misi ke Bulan untuk menilai kemungkinan menempatkan penempatan kekal.
Walaupun begitu, satelit kita mempunyai sejumlah masalah. Bulan membuat satu revolusi dalam 28 hari Bumi, dan malam bulan berlangsung 354 jam - lebih dari 14 hari Bumi. Kitaran malam yang panjang bermaksud penurunan suhu yang ketara. Suhu di khatulistiwa berkisar dari 116 darjah Celsius pada siang hari hingga -173 darjah pada waktu malam.
Malam yang diterangi cahaya bulan akan menjadi lebih pendek jika pangkalannya terletak di Kutub Utara atau Selatan. "Ada banyak alasan untuk membangun pangkalan seperti di tiang, tetapi ada faktor lain yang harus dipertimbangkan selain jam cahaya matahari," kata Edmond Trollope, jurutera operasi angkasa di Telespazio VEGA Deutschland. Seperti di Bumi, ia boleh menjadi sangat sejuk di kutub.
Di kutub bulan, Matahari akan bergerak di sepanjang ufuk, bukan melintasi langit, jadi anda harus membina panel sisi (dalam bentuk dinding), yang akan menyulitkan pembinaan. Pangkalan rata yang besar di khatulistiwa akan mengumpulkan banyak haba, tetapi untuk mendapatkan kepanasan di tiang, anda harus membina ke atas, yang tidak mudah. "Dengan lokasi yang masuk akal, perbezaan suhu dapat dikendalikan dengan mudah," kata Volcker Meiwald, seorang saintis di DLR German Aerospace Center.
Video promosi:
Kebolehubahan suhu yang meluas dalam kitaran siang dan malam bermaksud bahawa pangkalan bulan harus dibekalkan bukan hanya dengan penebat yang mencukupi dari panas beku dan panas yang membara, tetapi juga untuk mengatasi tekanan terma dan pengembangan haba.
Perlindungan haba
Misi robot pertama ke bulan, seperti misi Bulan Soviet, dirancang untuk hidup satu hari lunar (dua minggu Bumi). Pendarat misi Juruukur NASA dapat meneruskan kerja pada hari lunar berikutnya. Tetapi kerosakan yang dilakukan pada komponen pada waktu malam sering menghalang data saintifik diperoleh.
Pelayaran bulan program ruang angkasa Soviet dengan nama yang sama, yang dilakukan pada akhir 60-an dan 70-an, merangkumi unsur-unsur pemanasan radioaktif dengan sistem pengudaraan cerdik, yang membolehkan kenderaan hidup hingga 11 bulan. Penjelajah lunar akan berhibernasi pada waktu malam dan dilancarkan bersama matahari ketika tenaga suria tersedia.
Salah satu pilihan untuk mengelakkan turun naik terma yang tinggi adalah menguburkan bangunan di regolith lunar. Bahan serbuk ini, yang meliputi permukaan Bulan, mempunyai kekonduksian terma yang rendah dan daya tahan tinggi terhadap sinaran matahari. Ini bermakna ia mempunyai sifat penebat yang kuat, dan semakin dalam koloni, semakin tinggi perlindungan terma. Di samping itu, kerana dasar akan menjadi panas dan panas di bulan tidak dapat dipindahkan dengan baik kerana kurangnya atmosfera, ini akan mengurangkan tekanan terma yang lebih jauh.
Walau bagaimanapun, sementara idea untuk "menguburkan" tanah jajahan, pada prinsipnya, berjaya diterima, dalam praktiknya ia akan menjadi tugas yang sangat sukar. "Saya belum melihat projek yang dapat menangani ini," kata Volcker. "Mereka sepatutnya menjadi kenderaan pembinaan robot yang dapat dikendalikan dari jarak jauh."
Benamkan atau tutup?
Kaedah lain yang memungkinkan untuk mencapai hasil yang diinginkan terletak di tanah itu sendiri. Penetrator yang mampu menembusi permukaan semasa hentakan telah diusulkan (tetapi pada skala yang lebih kecil) untuk beberapa misi lunar, seperti Lunar-A Jepun dan MoonLite Britain (projek ini pada masa ini ditangguhkan, walaupun idea pendaratan penembusan sangat meyakinkan bahawa ESA memutuskan untuk menggunakan untuk mekanisme penghantaran sampel yang cepat untuk analisis dari permukaan dan permukaan bawah planet atau bulan). Kelebihan konsep ini ialah asasnya terkena hentaman, yang bermaksud ia akan terdedah kepada keadaan terma yang agak sederhana sebelum dilindungi.
Namun, akan tetap ada masalah dengan penyediaan tenaga, kerana projek penembusan khas hanya menawarkan pilihan tenaga suria yang sangat terhad. Terdapat juga masalah beban pecutan perlanggaran tinggi dan ketepatan tinggi yang diperlukan untuk panduan. "Kekuatan tumbukan yang diperlukan untuk menggali struktur akan sangat sulit dipadankan dengan fungsi yang diperlukan dari pangkalan berawak," kata Trollope.
Alternatif untuk ini adalah dengan mencurahkan regolith lunar di atas koloni, mungkin menggunakan mesin seperti penggali hidraulik. Tetapi untuk melakukan ini dengan berkesan, anda harus bekerja dengan cepat.
Sekiranya regolith lunar tidak dapat dituangkan ke atas koloni, maka topi penebat pelbagai lapisan (MLI) dapat digunakan di atasnya, yang akan mencegah pelesapan haba. Bahan penebat haba MLI banyak digunakan pada kapal angkasa, melindunginya dari kedinginan ruang.
Kelebihan kaedah ini ialah ia membolehkan tatasusunan suria digunakan untuk mengumpul dan menyimpan tenaga selama dua minggu bulan lunar. Tetapi jika tidak banyak tenaga dikumpulkan, kaedah penjanaan tenaga alternatif harus dipertimbangkan.
Penjana termoelektrik dapat memberi tenaga kepada koloni semasa kitaran malam: walaupun kecekapannya rendah, mereka bagaimanapun tidak mempunyai masalah dengan penyelenggaraan, kerana mereka tidak mempunyai bahagian yang bergerak. Penjana Termoelektrik Radioisotop (RTG) menawarkan kecekapan yang hebat dan mempunyai sumber bahan api yang sangat padat. Tetapi asasnya harus terlindung dari radiasi, sambil membiarkannya memindahkan haba. Logistik memasang penjana isotop radioaktif yang boleh ditanggalkan penuh dengan masalah: risiko akan berterusan, dari lepas landas dari Bumi hingga mendarat di Bulan, bersama dengan masalah politik dan keselamatan.
Reaktor pembelahan boleh digunakan, tetapi akan ada lebih banyak masalah dengannya, termasuk yang disenaraikan di atas.
Dan jika reaktor termonuklear dikembangkan, mereka juga dapat digunakan di Bulan, memandangkan kelebihan helium-3. Bateri - seperti bateri lithium-ion - juga dapat berguna, dengan syarat tenaga suria yang mencukupi dihasilkan dalam kitaran malam dua minggu.
Terdapat idea untuk memberi kuasa kepada stesen di permukaan semasa kitaran malam menggunakan satelit yang mengorbit yang akan menghantar tenaga melalui gelombang mikro atau laser. Idea ini disiasat 10 tahun yang lalu. Kajian mendapati bahawa untuk pangkalan bulan yang besar, memerlukan beratus-ratus kilowatt tenaga yang dibekalkan dari orbit oleh laser 50-kilowatt, sebuah rektena (sejenis antena yang menukar tenaga elektromagnetik menjadi arus elektrik langsung) akan berdiameter 400 meter, dan pada satelit - 5 meter persegi kilometer panel solar. Stesen Angkasa Antarabangsa berkeluasan 3.3 sq. km panel solar.
Walaupun terdapat kesukaran yang besar dalam membina sebuah jajahan yang harus menahan kitaran bulan nokturnal yang keras, mereka tidak dapat diatasi. Dengan perlindungan terma yang betul dan sistem penjanaan tenaga yang betul dalam malam dua minggu yang panjang, kita dapat memiliki koloni lunar dalam dua puluh tahun ke depan. Dan kemudian kita dapat mengalihkan pandangan kita lebih jauh.
