Най-студените места на Земята и в близост не стоят близо до температурата на лунната нощ - и е много трудно да се създаде база, която да бъде в състояние да защити заселниците от такава температура. В продължение на много десетилетия мисълта за колонизиране на Луната тревожи учени и далновидни хора. Различни концепции за лунните колонии се появиха на телевизионните екрани и монитори.
Може би лунната колония ще бъде следващата логична стъпка за човечеството. Това е най-близкият ни съсед по звездите, който е на около 383 000 километра от нас, което опростява поддръжката на ресурсите. Освен това на Луната има излишък от хелий-3, идеално гориво за термоядрени реактори, което е много оскъдно на Земята.
Маршрутът за постоянната лунна колония беше теоретично очертан от различни космически програми. Китай прояви интерес да разположи база от далечната страна на Луната. През октомври 2015 г. стана известно, че Европейската космическа агенция и Роскосмос планират редица мисии до Луната, за да оценят възможностите за поставяне на постоянни селища.
Въпреки това, нашият сателит има редица проблеми. Луната прави една революция за 28 земни дни, а лунната нощ продължава 354 часа - повече от 14 земни дни. Дългият нощен цикъл означава значителен спад на температурите. Температурите на екватора варират от 116 градуса по Целзий през деня до -173 градуса през нощта.
Нощните луни ще бъдат по-кратки, ако основата се намира на Северния или Южния полюс. „Има много причини да се изгради такава база на полюсите, но има и други фактори, които трябва да се вземат предвид освен часовете слънчева светлина“, казва Едмонд Тролоп, инженер по космически операции в Telespazio VEGA Deutschland. Както на Земята, на полюсите може да е много студено.
На лунните полюси Слънцето ще се движи по хоризонта, а не през небето, така че ще трябва да изградите странични панели (под формата на стени), което ще усложни конструкцията. Голяма плоска основа в екватора би събрала много топлина, но за да стигнете до топлината на полюса, трябва да изградите нагоре, което не е лесно. „С разумно местоположение температурните разлики могат лесно да се контролират“, казва Волкер Майвалд, учен от немския аерокосмически център DLR.
Промоционално видео:
Широката променливост на температурите в цикъла на деня и нощта означава, че лунните основи ще трябва да бъдат осигурени не само с достатъчна изолация от замръзващия студ и гореща топлина, но и да се справят с топлинните напрежения и термичното разширение.
Топлинна защита
Първите роботизирани мисии до Луната, подобно на съветските мисии на Луната, са проектирани да живеят един лунен ден (две земни седмици). Десантът на мисиите на геодезиста на НАСА може да възобнови работата си на следващия лунен ден. Но щетите, нанесени на компонентите през нощта, често пречеха да се получат научни данни.
Лунните гребци на едноименната съветска космическа програма, която беше осъществена в края на 60-те и 70-те, включваха елементи на радиоактивно отопление с гениална вентилационна система, която позволяваше на превозните средства да живеят до 11 месеца. Лунните гребци щяха да зимуват през нощта и да изстрелват със слънцето, когато слънчевата енергия стане достъпна.
Един от вариантите за избягване на големи топлинни колебания е погребването на сградата в лунен реголит. Този прахообразен материал, който покрива повърхността на Луната, има ниска топлопроводимост и висока устойчивост на слънчева радиация. Това означава, че има силни изолационни свойства и колкото по-дълбока е колонията, толкова по-висока е термичната защита. Освен това, тъй като основата ще се нагрява и топлината на Луната се пренася слабо поради липсата на атмосфера, това ще намали по-нататъшното термично напрежение.
Въпреки това, докато идеята за „погребване“на колонията по принцип беше приета успешно, на практика това ще бъде невероятно трудна задача. „Все още не съм виждал проект, който да се справи с това“, казва Волкер. "Предполага се, че това са роботизирани строителни превозни средства, които могат да се управляват дистанционно."
Вграждане или покриване?
Друг метод, чрез който е било възможно да се постигне желаният резултат, се крие в самата земя. Пенетраторите, способни да пробият повърхността по време на удара, вече са предложени (но в по-малък мащаб) за няколко лунни мисии, като японската Lunar-A и британската MoonLite (проектът в момента се забавя, въпреки че идеята за проникване на кацане беше толкова убедителна, че ESA реши за механизъм за бързо предаване на проби за анализ от повърхността и подземната повърхност на планета или луна). Предимството на тази концепция е, че основата е заровена при удар, което означава, че ще бъде изложена на сравнително умерени топлинни условия, преди да бъде защитена.
Въпреки това ще остане проблем с осигуряването на енергия, тъй като типичният проект за проникване предлага само много ограничени възможности за слънчева енергия. Има и проблеми с високите натоварвания при ускорение на сблъсъка и високата точност, необходима за насочване. „Силата на сблъскване, необходима за разрушаване на конструкцията, ще бъде много трудно да се съпостави с необходимите функции на пилотираната база“, казва Trollope.
Алтернатива на това би било да се излее лунен реголит върху колонията, вероятно с помощта на машини като хидравлични багери. Но за да направите това ефективно, трябва да работите бързо.
Ако лунният реголит не може да се излее над колонията, тогава върху него може да се постави шапка с многослойна изолация (MLI), което ще предотврати разсейването на топлината. Материалите за топлоизолация на MLI са широко използвани на космическите кораби, като ги предпазват от студа на космоса.
Предимството на този метод е, че позволява използването на слънчеви масиви за събиране и съхраняване на енергия през двуседмичен лунен ден. Но ако не се събере достатъчно енергия, ще трябва да се обмислят алтернативни методи за генериране на енергия.
Термоелектрическите генератори биха могли да осигурят на колонията енергия през нощния цикъл: въпреки че са с ниска ефективност, те обаче нямат проблеми с поддръжката, тъй като нямат подвижни части. Радиоизотопните термоелектрични генератори (RTGs) предлагат голяма ефективност и имат много компактен източник на гориво. Но основата ще трябва да бъде защитена от радиация, като същевременно му позволява да предава топлина. Логистиката на инсталирането на подвижен генератор на радиоактивни изотопи е изпълнена с проблеми: рисковете ще бъдат докрай, от излитането от Земята до кацането на Луната, заедно с политическите и сигурността.
Могат да се използват делящи се реактори, но ще има още повече проблеми с тях, включително изброените по-горе.
И ако са разработени термоядрени реактори, те могат да се използват и на Луната, като се има предвид излишъкът от хелий-3. Батериите - като литиево-йонни батерии - също могат да ви бъдат полезни, при условие че се генерира достатъчно слънчева енергия в двуседмичен нощен цикъл.
Има идея да се осигури захранване на станцията на повърхността през нощния цикъл с помощта на орбитален спътник, който ще предава енергия чрез микровълни или лазер. Тази идея беше проучена преди 10 години. Проучването установи, че за голяма лунна база, изискваща стотици киловати енергия, доставяна от орбита от 50-киловат лазер, ретенната (вид антена, която преобразува електромагнитната енергия в директен електрически ток) ще бъде с диаметър 400 метра, а за сателит - 5 квадратни метра километри слънчеви панели. Международната космическа станция е около 3,3 кв. км соларни панели.
Въпреки значителните трудности при изграждането на колония, която ще трябва да издържа на суровия лунен цикъл през нощта, те не са непреодолими. С правилната термична защита и правилната система за генериране на енергия през дългата две седмици вечер, бихме могли да имаме лунна колония в следващите двадесет години. И тогава можем да насочим погледа си по-далеч.