Проблеми освоєння Місяця

Розвиток космічної техніки неминуче призведе людство до того, що через кілька десятиліть поняття “ближній космос” буде включати і Місяць. Спочатку пілотовані космічні кораблі й орбітальні станції перейдуть на більш високі геостаціонарні орбіти і в навколомісячному простір. А наступним кроком буде початок освоєння Місяця – створення на її поверхні постійно діючої населеної бази.

Геостаціонарна орбіта – кругова екваторіальна орбіта, віддалена від поверхні Землі приблизно на 35 800 км. Період обертання по такій орбіті дорівнює зоряним діб (23 години 56 хвилин 4 секунди середнього сонячного часу). При цьому умови кутова швидкість ШСЗ щодо центру Землі дорівнює кутової швидкості обертання Землі – ШСЗ постійно буде знаходитися над певною точкою земного екватора.

Однак дозволено запитати: навіщо людям потрібна Місяць? Яка від неї може бути користь?

В останні роки в господарській діяльності людства намітилася нова мета – вивчення і використання позаземних природних ресурсів. Ми зіткнулися з проблемою браку джерел енергії, корисних копалин, запасів чистої прісної води. Треба шукати заміну того, що зникає на нашій планеті. І люди мимоволі звертають свій погляд на Місяць – найближчий об’єкт в космічному просторі. Близькість Місяця до Землі і її доступність для нової космічної техніки дозволяють залучити Місяць в коло земних проблем.

Коли ми говоримо про доцільність використання ресурсів Місяця, то це не тільки пошуки і розробка її корисних копалин. У сусідньому світі ми не знайдемо багатьох рудних родовищ, пластів кам’яного вугілля і, мабуть, запасів нафти. Зате наш природний супутник володіє багатьма іншими важливими потенційними ресурсами, і в міру розвитку космонавтики люди неодмінно будуть їх використовувати.
Високий рівень індустріалізації сучасного суспільства з кожним роком наближає нас до глобальної екологічної катастрофи. Але як може допомогти нам Місяць, якщо на ній немає ні атмосфери, ні навіть маленького озерця?

Звичайно, ніхто не збирається возити з Місяця повітря і воду. Але ж можна вивезти з Землі на Місяць нашу індустрію, особливо наші шкідливі радіоактивні і хімічні виробництва. Зрозуміло, що для здійснення такої грандіозної промислової перебудови земної цивілізації належить виконати важкий і складний шлях, і початок цьому шляху має бути покладено вже в першій половині XXI століття.

Перш ніж влаштовувати на Місяці поселення, необхідно подумати: як забезпечити її жителів киснем і водою? Як налагодити видобуток життєво необхідних речовин на місці? Адже не возити ж все з Землі!

За наявними прогнозами, основні породообразующие мінерали на Місяці – піроксен, плагіоклаз, ільменіт – містять в середньому 40% кисню. Ось вони і повинні послужити вихідним матеріалом для отримання кисню. Технологія отримання кисню з місячного грунту вже відпрацьована в наземних лабораторіях. У США розроблено проект автоматизованого заводу для промислового виробництва кисню на Місяці. Продуктивність такого заводу – до 1000 т кисню на рік.

Серед першочергових завдань, крім створення на Місяці запасів рідкого кисню, стоїть завдання отримання і накопичення води. Відомо, що місячні породи зневоднені. Але не виключено, що в корі Місяця міститься багато води у вигляді підповерхневих льодовиків. І цілком можливо, що відкриті в останні роки так звані місячні купола є не чим іншим, як гідролак-колітом – вершинами підмісячних криги. А поки це питання буде з’ясовуватися, доведеться налагодити виробництво води на Місяці хімічним шляхом.

Потоки сонячного вітру (сонячних корпускул) і галактичні космічні промені є майже чистий водень з домішкою гелію. Розрахунок показує, що за 1 млрд років на кожен квадратний сантиметр місячної поверхні у вигляді корпускулярного випромінювання повинно було впасти близько 10 г водню. Місячний реголіт вбирає водень подібно до того, як губка вбирає воду. За всю історію існування Місяця в її поверхневому шарі накопичилася така кількість водню, яке еквівалентно вмісту води близько 1 л в кубічному метрі реголіту.
Основний технологічний процес отримання водню з місячних порід – це їх нагрівання до високих температур. Потім водень подається в установку, яка завантажена кислородсодержащей породою, наприклад ільменітом. Тут він вступає в хімічну реакцію з киснем, в результаті чого утворюється водяна пара. Для отримання води пар охолоджують. Судячи з земним експериментів, вихід води при обробці 45 кг ільменіту складає 450 м

Наведемо ще один приклад: в 20 кг місячної породи (реголіту) міститься така кількість кисню, яке цілком достатньо для дихання однієї людини протягом доби.

З місячного грунту можна добувати і інші потрібні хімічні речовини. Словом, запаси мінеральної сировини на Місяці такі великі, що з часом відпаде будь-яка необхідність в їх доставці з Землі. Це дозволяє сподіватися, що Місяць може бути успішно освоєна і заселена людьми.

Проблема заселення Місяця людьми – це перш за все проблема будівництва таких місячних жител, всередині яких були б створені земні умови. Вони повинні надійно ізолювати людей від безповітряного космічного простору, перешкоджати різких коливань температури, захищати від метеоритів і небезпечних випромінювань. Для цього житлові відсіки найкраще поміщати в спеціальні поглиблення, а зверху їх засипати товстим шаром місячного грунту.

Сховані від ворожої людині космічного середовища, місячне житло буде пов’язано повітропроводами з оранжереєю, розташованої на поверхні Місяця. Оранжерея теж повинна бути герметично ізольована від навколишнього її безповітряного простору. Вона рясно опромінюється сонячними променями, і виростають в ній рослини очищають штучну атмосферу від вуглекислоти і насичують її киснем. Згодом на Місяці буде налагоджено виробництво своїх продуктів харчування.

Треба подумати про джерела енергії для місячної бази. Головним напрямком розвитку місячної енергетики повинно бути використання сонячної енергії шляхом перетворення її в електричну. Прообраз таких установок – сонячні батареї ,, які широко застосовуються на різних космічних апаратах.

Через відсутність на Місяці атмосфери на одиницю її поверхні припадає приблизно в 3 рази більше сонячної радіації (променевої енергії), ніж на одиницю поверхні Землі. Отже, в сенсі опромінення сонячними променями поверхню Місяця еквівалентна поверхні всіх земних материків. І якби вдалося замостити якусь її частину напівпровідниковими фотоелементами і знайти способи передачі енергії на Землю, то Місяць могла б стати для нас, мабуть, найголовнішою електростанцією. Правда, у такої електростанції є істотний недолік: вона виробляє електричну енергію тільки в денний час.

Але є й інші джерела енергії, дія яких не залежить від часу доби, наприклад ядерні енергоустановки. Рішення енергетичної проблеми людство покладає також на керовані термоядерні реакції. Одна з таких реакцій – злиття ядер дейтерію (важкого водню) і ізотопу гелію (гелій-3). Ця реакція відбувається при малих витратах і майже повній відсутності радіоактивних відходів, що виключає небезпеку радіоактивного зараження навколишнього середовища.

На Землі ізотоп гелію зустрічається дуже рідко. Зате на Місяці, принесений сонячним вітром, він протягом 4 млрд років вбирався в місячний грунт. Результати лабораторного аналізу місячного грунту показують, що в поверхневому шарі реголіту накопичилося близько 1 млн т запасів гелію-3. Такої кількості ядерного палива вистачило б на десятки тисяч років не тільки для місячних поселень, а й для всього людства.

Багатства Місяця величезні! Треба тільки навчитися їх видобувати і раціонально використовувати для розвитку місячної індустрії та енергетики. Коли Місяць стане місцем зосередження промисловості землян, наша блакитна планета Земля перетвориться в справжній оазис життя.

В епоху свого виникнення Місяць перебувала в кілька разів ближче до Землі, ніж тепер, і набагато швидше оберталася навколо своєї осі. Гравітаційне тяжіння сусідній Землі викликало на розплавленої поверхні місячної кулі сильні припливи. Під їх впливом Місяць прийняла кілька витягнуту форму, а коли вона затверділа, форма її так і залишилася витягнутої.

Приливне тертя поступово уповільнювало швидкість обертання Місяця. Це відбувалося до тих пір, поки період обертання Місяця навколо осі не став дорівнює періоду її обертання по орбіті навколо Землі. І тепер нам видно тільки одна сторона Місяця.

Оскільки маса Землі в 81 разів більше маси Місяця, то приливна сила, яка надається Землею на Місяць, набагато більше, ніж приливна сила, яка надається Місяцем на Землю. Як відомо, хвилі місячних припливів, насуваючись кожен раз на східні берега земних материків, створюють силу приливної тертя водних мас об тверде тіло нашої планети. В результаті Земля уповільнює своє обертання, а тривалість доби поступово зростає. При збереженні швидкості збільшення довжини доби на 1,5 секунди за 100 тис. Років вже в поточному геологічному періоді (через 10 млн років) в земній році буде на одну добу менше.

Приливну взаємодію в системі Земля-Місяць призводить ще до того, що наш супутник відходить від Землі все далі і далі. Обчислення показали, що це буде відбуватися до тих пір, поки тривалість місячного місяця і земних доби не зрівняються і не досягнуть приблизно 50-55 теперішніх діб. Місяць буде тоді перебувати від Землі приблизно в півтора разу далі, ніж тепер, то є приблизно на відстані 600 тис. Км.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Сузір’я Змія