Welkom terug bij onze serie over het koloniseren van het zonnestelsel! Vandaag bekijken we die hemelse buren die het dichtst bij de aarde staan. Dat klopt, we bekijken de maan!
De kans is groot dat we er in ons leven allemaal meer dan eens van hebben gehoord en zelfs enkele eigen gedachten hebben over het onderwerp. Maar voor ruimteagentschappen over de hele wereld, futuristen en particuliere ruimtevaartbedrijven is het idee van het koloniseren van de maan geen kwestie van 'als', maar 'wanneer' en 'hoe'. Voor sommigen is het vestigen van een permanente menselijke aanwezigheid op de maan een kwestie van lotsbestemming, terwijl het voor anderen een kwestie van overleven is.
Het is niet verrassend dat plannen voor de oprichting van een menselijke nederzetting dateren van vóór zowel de maanlanding als de ruimterace. In de afgelopen decennia zijn veel van deze plannena afgestoft en bijgewerkt dankzij plannen voor een nieuw tijdperk van maanonderzoek. Dus wat zou er nodig zijn om een permanente menselijke aanwezigheid op de maan te vestigen, wanneer zou het kunnen gebeuren, en zijn we die uitdaging aan?
Zelfs voordat er voorstellen werden gedaan voor maankolonies, werd het idee van de mensheid op de maan uitgebreid onderzocht in fictie, met voorbeelden die meer dan een eeuw teruggaan. Bovendien werd er in het begin van de 20e eeuw veel gespeculeerd dat de maan mogelijk al wordt bewoond door inheemse levensvormen (net zoals werd aangenomen over Mars).
Voorbeelden in fictie:
Tussen 1940 en 1960 schreef sciencefictionschrijver Robert A. Heinlein uitgebreid over de eerste reizen en de uiteindelijke kolonisatie van de maan. Deze omvatten meerdere korte verhalen uit de jaren 40 die beschrijven hoe het leven zou zijn in nederzettingen op "Luna" (de naam die Heinlein gewoonlijk gebruikte om een gekoloniseerde maan te beschrijven.
In 1966 bracht Heinlein de Hugo Award-winnende roman uit, De maan is een harde meesteres, dat het verhaal vertelt van de afstammelingen van een maankolonie die vecht voor onafhankelijkheid van de aarde. Dit verhaal kreeg veel bijval voor de manier waarop het politiek commentaar combineerde met kwesties als ruimteverkenning, duurzaamheid en kunstmatige intelligentie. Het was ook in dit werk dat Heinlein de term "TANSTAAFL" bedacht - een acroniem voor "Er bestaat niet zoiets als een gratis lunch".
In 1985 kwam Heinlein vrij De kat die door muren loopt, waar een groot deel van het boek plaatsvindt op een Free Luna nadat het zijn strijd voor onafhankelijkheid heeft gewonnen en personages uit enkele van zijn eerdere werken bevat.
Maankolonisatie werd ook in fictie onderzocht door wijlen en grote Arthur C. Clarke. Dit omvatte het korte verhaal Aardlicht (1955), waar een nederzetting op de maan midden in een oorlog tussen de aarde en een alliantie tussen Mars en Venus terechtkomt. Dit werd gevolgd door Een val van Moondust (1961), met een maanschip vol toeristen die in een zee van Moondust zinken.
In 1968 werkte Clarke samen met regisseur Stanley Kubrick om de sciencefictionfilm te maken 2001: A Space Odyssey, waar een deel van het perceel plaatsvindt in een Amerikaanse maankolonie die in quarantaine wordt geplaatst nadat een voorwerp van buitenaardse oorsprong in de buurt is gevonden. Clarke werkte dit uit in de nieuwe versie die datzelfde jaar werd uitgebracht. Een maankolonie wordt ook genoemd in Clarke's Nebula en Hugo Award-winnende roman Afspraak met Rama (1973).
Fellow sci-fi grote Ursula K. Le Guin bevat ook een maankolonie in haar roman uit 1971 De draaibank van de hemel, die in 1972 de Locus Award voor beste roman won en tweemaal (1980 en 2002) werd verfilmd. In een alternatieve realiteit worden maanbasissen in 2002 opgericht en vervolgens aangevallen door een vijandige uitheemse soort uit Aldebaran (die in een andere realiteit goedaardig is).
In 1973 bracht wijlen Isaac Asimov de roman uit De goden zelf, waar het derde deel plaatsvindt in een maanschikking in het begin van de 22e eeuw.The Lunatics (1988) door Kim Stanley Robinson (auteur van de Rode Mars trilogie, 2312 en Aurora) concentreert zich op een groep tot slaaf gemaakte mijnwerkers die gedwongen worden om onder het maanoppervlak te werken en lanceren een opstand.
Het korte verhaal "Byrd Land Six" uit 1995 van Alastair Reynolds maakt melding van een maankolonie met een economie waarin de winning van helium-3 centraal staat. In 1998 kwam Ben Bova uit Moonrise en Moonwar, twee romans die zich concentreerden op een maanbasis die is opgericht door een Amerikaans bedrijf en die uiteindelijk in opstand komt tegen de aarde. Deze maken deel uit van zijn "Grand Tour" -serie die collectief te maken hebben met de kolonisatie van het zonnestelsel.
In 2017 schreef Andy Weir (auteur van The Martian) vrijgelaten Artemis, een roman die zich afspeelt in een maanstad waarvan de economie is gebouwd rond het maantoerisme. Er wordt veel aandacht besteed aan de details van het dagelijkse leven op de maan, waaronder beschrijvingen van een kerncentrale, een aluminiumsmelterij en een zuurstofproductie-installatie.
Voorstellen:
Het vroegste geregistreerde voorbeeld van mensen die op de maan leven, werd in de 17e eeuw gemaakt door bisschop John Wilkins. In zijn Een verhandeling over een nieuwe wereld en een andere planeet (1638), voorspelde hij dat mensen op een dag de vlucht zouden leren beheersen en een maankolonie zouden stichten. Gedetailleerde en wetenschappelijk onderbouwde voorstellen zouden echter pas in de 20e eeuw komen.
In 1901 schreef H.G. Wells De eerste mannen in de maan, dat het verhaal vertelt van inheemse maanbewoners (selenieten) en elementen van echte wetenschap bevat. In 1920 schreef Konstantin Tsiolkovsky (door velen geprezen als de "vader van de ruimtevaart en raketten") de roman Buiten de aarde. Deze roman vertelt het verhaal van mensen die het zonnestelsel koloniseren en beschrijft in detail hoe het leven in de ruimte zou zijn.
Met het begin van de Space Race in de jaren vijftig zijn door wetenschappers, ingenieurs en architecten een aantal concepten en ontwerpen voorgesteld. In 1954 stelde Arthur C. Clarke de oprichting voor van een maanbasis bestaande uit opblaasbare modules bedekt met maanstof voor isolatie. Communicatie met astronauten in het veld zou plaatsvinden via een opblaasbare radiomast.
Na verloop van tijd zou er een grotere, permanente koepel worden gebouwd die afhankelijk was van een op algen gebaseerde luchtreiniger, een kernreactor voor stroomvoorziening en elektromagnetische kanonnen om vracht en brandstof naar schepen in de ruimte te lanceren. Clarke zou dit voorstel verder onderzoeken met zijn korte verhaal uit 1955 Aardlicht.
In 1959 startte het Amerikaanse leger een studie
In 1959 stelde John S. Rinehart - toenmalig directeur van het Mining Research Laboratory aan de Colorado School of Mines - een maanstructuur voor die zou kunnen "zweven" in een stationaire oceaan van stof ". Dit was een reactie op de toen populaire theorie dat er oceanen van regolith waren die 1,5 km diep op de maan waren.
Dit concept werd uiteengezet in de studie van Rinehart, "Basic Criteria for Moon Building", in de Tijdschrift van de British Interplanetary Society, waar hij een "zwevende basis" beschreef bestaande uit een halve cilinder met halve koepels aan beide uiteinden en een micrometeoroid schild erboven geplaatst.
In 1961, hetzelfde jaar dat president Kennedy het Apollo-programma aankondigde, bracht de Amerikaanse luchtmacht een geheim rapport uit op basis van de eerdere beoordeling van een militaire maanbasis van het Amerikaanse leger. Bekend als het Lunex-project, riep het plan op tot een maanlanding van de bemanning die uiteindelijk tegen 1968 zou leiden tot een ondergrondse luchtmachtbasis op de maan.
In 1962 publiceerden John DeNike (de programmamanager voor NASA's geavanceerde programma's) en Stanley Zahn (technisch directeur van Lunar Basing Studies bij de Martin Company's Space Division) een studie met de titel "Lunar Basing". Hun concept vereiste een ondergrondse basis aan de Sea of Tranquility, de toekomstige landingsplaats van de Apollo 11 missie.
Net als het voorstel van Clarke zou deze basis vertrouwen op kernreactoren voor stroom en een op algen gebaseerd luchtfiltratiesysteem. De basis zou bestaan uit 30 habitatmodules verdeeld over zeven woongebieden, acht operatiegebieden en 15 logistieke gebieden. de totale basis zou 1300 m² (14.000 ft²) groot zijn en plaats bieden aan 21 bemanningsleden.
In de jaren zestig produceerde NASA meerdere onderzoeken die bepleitten van het creëren van habitats die zijn geïnspireerd op de missiearchitectuur van het Apollo-programma (met name de Saturnus V raket en derivaten daarvan). Deze plannen voorzagen dat ruimtestationmodules op het maanoppervlak zouden worden geplaatst en bestaande ontwerpen en technologie zouden gebruiken om kosten te besparen en betrouwbaarheid te garanderen.
In 1963, tijdens de 13e Proceedings of the Lunar and Planetary Exploration Colloquium, William Sims heeft een studie gemaakt met de titel "Architecture of the Lunar Base". Zijn ontwerp riep op tot het bouwen van een leefgebied onder de muur van een inslagkrater met een landingsveld in de buurt voor ruimtevaartuigen. De habitat zou drie verdiepingen hoog zijn met de bovenzijde
Deze ramen zouden ook licht binnenlaten en zouden worden geïsoleerd met watertanks voor stralingsbescherming. De kernreactoren zouden van stroom worden voorzien, terwijl delen van de habitat zouden worden gebruikt voor het verschaffen van kantoorruimtes, werkplaatsen, laboratoria, woonruimtes en een boerderij om zoveel mogelijk voedsel van de bemanning te produceren.
Maar misschien wel het meest invloedrijke ontwerp van het Apollo-tijdperk was de tweedelige 'Lunar Base Synthesis Study', die in 1971 werd voltooid door het ruimtevaartbedrijf North American Rockwell. De studie leverde een conceptueel ontwerp op voor een reeks Lunar Surface Bases (LSB) die waren afgeleid van een gerelateerde studie voor een baanend maanstation.
In de afgelopen jaren hebben meerdere ruimteagentschappen voorstellen gedaan om kolonies op de maan te bouwen. In 2006 kondigde Japan plannen aan voor een maanbasis in 2030. Rusland deed een soortgelijk voorstel in 2007, dat tussen 2027 en 3232 zou worden gebouwd. In 2007 stelde Jim Burke van de International Space University in Frankrijk voor om een Lunar Noah’s Ark te creëren om ervoor te zorgen dat de menselijke beschaving een rampzalige gebeurtenis zou overleven.
In augustus 2014 hadden vertegenwoordigers van NASA een ontmoeting met marktleiders om de kosteneffectieve manieren te bespreken om tegen 2022 een maanbasis in de poolgebieden te bouwen. In 2015 schetste NASA een concept voor maanregeling dat afhankelijk zou zijn van robotarbeiders (bekend als Trans -Formers) en heliostaten om een maannederzetting rond het zuidpoolgebied van de maan te creëren.
In 2016 stelde ESA-chef Johann-Dietrich Wörner de oprichting voor van een internationaal dorp op de maan als opvolger van het internationale ruimtestation. De oprichting van dit dorp zou steunen op dezelfde samenwerkingsverbanden tussen instanties als het ISS, evenals op partnerschappen tussen overheden en particuliere belangen.
Uitdagingen:
Het spreekt voor zich dat de oprichting van een maankolonie een enorme verbintenis zou zijn in termen van tijd, middelen en energie. Terwijl de ontwikkeling van herbruikbare raketten en andere maatregelen de kosten van individuele lanceringen verlagen, is het verzenden van ladingen naar de maan nog steeds een zeer dure onderneming - vooral waar meerdere zware lanceringen nodig zouden zijn.
Er is ook de kwestie van de vele natuurlijke gevaren die voortkomen uit het leven op een lichaam als de maan. Deze omvatten extreme temperatuurverschillen, waarbij de naar de zon gerichte kant hoogtepunten van 117 ° C (242 ° F) ervaart, terwijl de donkere kant dieptepunten van -43 ° C (-46 ° F) ervaart. Het grootste deel van het maanoppervlak wordt ook blootgesteld aan inslagen van meteoroïden en micrometeoroïden.
De Maan heeft ook een zwakke atmosfeer, het is praktisch vacuüm. Dit is een deel van de reden waarom de maan door zulke extreme temperaturen gaat en waarom het oppervlak pokdalig is door schokken (d.w.z. er is geen atmosfeer waarin meteoren kunnen opbranden). Het betekent ook dat eventuele nederzettingen luchtdicht, onder druk en geïsoleerd moeten zijn tegen de externe omgeving.
Het ontbreken van een atmosfeer (evenals een magnetosfeer) betekent ook dat het oppervlak wordt blootgesteld aan veel meer straling dan wat we hier op aarde gewend zijn. Dit omvat zonnestraling, die tijdens een zonnegebeurtenis veel erger wordt, en kosmische straling.
Mogelijke methoden:
Sinds het begin van het ruimtetijdperk zijn er meerdere voorstellen gedaan over hoe en waar een maankolonie zou kunnen worden gebouwd. De where is van bijzonder belang omdat elke schikking een mate van bescherming tegen de elementen moet bieden. Zoals het gezegde luidt, zijn de drie belangrijkste overwegingen in onroerend goed: "locatie, locatie en locatie."
Om deze reden zijn er door de jaren heen meerdere voorstellen gedaan om maanhabitats te bouwen op locaties die natuurlijke bescherming en / of insluiting mogelijk zouden maken. Momenteel is de meest populaire hiervan het Zuidpool Aitken-bekken, een enorm impactgebied rond het zuidelijke poolgebied van de maan dat zwaar is bezaaid.
Een van de belangrijkste trekpleisters van deze regio is het feit dat het permanent in de schaduw staat, waardoor het veel stabielere temperaturen ervaart. Bovendien hebben meerdere missies de aanwezigheid van waterijs in de regio bevestigd, die kan worden geoogst om alles te maken van waterstof (of
Daarnaast moet elke poging om de maan te koloniseren gebruikmaken van technologieën zoals additieve productie (ook bekend als 3D-printen), robotwerkers en telepresence. De basis (of bases) zal ook moeten worden vervaardigd en levert zoveel mogelijk met behulp van lokale hulpbronnen, een methode die bekend staat als in-situ gebruik van hulpbronnen (ISRU).
NASA en de ESA onderzoeken het concept al vele jaren en beiden hebben hun eigen methoden ontwikkeld om maanregolieten en andere bronnen om te zetten in bruikbare materialen. Zo werkt ESA sinds 2013 samen met architectenbureau Foster + Partners om hun International Moon Village te ontwerpen.
Hun voorgestelde methode voor het bouwen van deze basis bestaat uit het plaatsen van opblaasbare raamwerken op het oppervlak die vervolgens bedekt zouden zijn met een vorm van beton gemaakt van maanregoliet, magnesiumoxide en een bindend zout. NASA heeft een vergelijkbare methode voorgesteld die robotarbeiders vereist die “gesinterde” regolith gebruiken voor 3D-printbases. Dit bestaat uit het smelten van regolith door het te bombarderen met microgolven en het vervolgens af te drukken als een gesmolten keramiek.
Andere ideeën zijn het bouwen van habitats in de grond en een bovenverdieping die toegang biedt tot het oppervlak en natuurlijk licht binnenlaat. Er is zelfs het voorstel om maannederzettingen te bouwen in stabiele lavabuizen, wat niet zou
Er is zelfs het voorstel voor een solenoïde maanbasis die zijn eigen stralingsafscherming zou bieden. Dit concept werd gepresenteerd door civiel ingenieur Marco Peroni op het AIAA Space and Astronautics Forum and Exposition 2017 en bestaat uit transparante koepels omsloten door een torus van hoogspanningskabels. Deze torus zou actieve magnetische afscherming tegen straling bieden en het mogelijk maken om overal op het oppervlak nederzettingen te bouwen.
De overvloed aan ijs rond de poolgebieden zal de kolonisten voorzien van een stabiele bron van water om te drinken, te irrigeren en kan zelfs worden verwerkt tot brandstof en ademende zuurstof. Er zal een strikt recyclingregime nodig zijn om ervoor te zorgen dat afval tot een minimum wordt beperkt
Deze composttoiletten kunnen worden gecombineerd met maanregoliet om groeiende grond te creëren, die vervolgens kan worden geïrrigeerd met lokaal geoogst water. Dit zou essentieel zijn, aangezien de maankolonisten veel van hun eigen voedsel zouden moeten verbouwen om het aantal zendingen dat regelmatig van de aarde zou moeten worden verzonden, te verminderen.
Maanwater zou ook als energiebron kunnen worden gebruikt als de kolonies zijn uitgerust met elektrolysebatterijen (waarbij watermoleculen worden opgesplitst in waterstof en zuurstof en de waterstof wordt verbrand). Andere energiebronnen kunnen zonnepanelen zijn, die rond de randen van kraters kunnen worden gebouwd en stroom naar de nederzettingen binnenin kunnen leiden.
Zonne-energie op basis van de ruimte zou ook overvloedige energie kunnen leveren aan nederzettingen in het hele maanlandschap. Kernreactoren zijn een andere optie, evenals fusiereactoren (tokamak). Deze laatste optie is vooral aantrekkelijk gezien het feit dat Helium-3 (een krachtbron voor fusiereactoren) overvloediger voorkomt op het maanoppervlak dan op aarde.
Potentiële voordelen:
Om eerlijk te zijn, heeft het vestigen van een kolonie op een van de hemellichamen in ons zonnestelsel een aantal serieuze potentiële voordelen. Maar het zou bijzonder nuttig zijn om een kolonie te hebben op het dichtstbijzijnde hemellichaam van de aarde. We zouden niet alleen onderzoek kunnen doen, middelen kunnen onttrekken en de voordelen van nieuwe technologieën kunnen benutten, een basis op de maan zou missies en kolonisatie-inspanningen naar andere planeten en manen vergemakkelijken.
Simpel gezegd, een kolonie op de maan kan dienen als springplank naar Mars, Venus, de asteroïdengordel en verder. Door infrastructuur op het oppervlak van de maan en in een baan om de aarde te hebben, die ruimtevaartuigen die verder het zonnestelsel binnenvaren zou kunnen bijtanken en repareren, zouden we miljarden kunnen besparen op de kosten van deep-space missies.
Dit is een van de redenen waarom NASA van plan is een ruimtestation in een baan om de maan te vestigen - de Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), ook bekend als. de Lunar Gateway, voorheen bekend als de Deep Space Gateway. Het is ook een van de redenen waarom ESA haar Moon Village met internationale partners wil bouwen. China en Rusland overwegen om deze precieze reden ook hun eigen oppervlakte- of buitenposten.
Maanonderzoek zou ook zeer lucratief zijn. Door de effecten van lage zwaartekracht op het menselijk lichaam te bestuderen, zullen astronauten beter voorbereid zijn op het omgaan met de effecten van langdurige ruimtevaart, missies naar Mars en andere lichamen waar lage g een realiteit is. Deze studies kunnen ook helpen om de weg vrij te maken voor de vestiging van kolonies op deze lichamen.
De andere kant van de maan biedt ook serieuze kansen voor allerlei soorten astronomie. Omdat het van de aarde af is gericht, is de andere kant van de maan vrij van radio-interferentie, waardoor het een uitstekende locatie is voor radiotelescopen. Aangezien de maan geen atmosfeer heeft, zouden optische telescooparrays - zoals de Very Large Telescope (VLT) van ESO in Chili - ook storingsvrij zijn.
En dan heb je interferometers - zoals LIGO en de Event Horizon Telescope (EHT) die in staat zouden zijn om met grotere efficiëntie te zoeken naar zwaartekrachtgolven en zwarte gaten in beeld te brengen. Er zouden ook geologische studies kunnen worden uitgevoerd die veel meer zouden onthullen over de maan en de vorming van het aarde-maansysteem.
De overvloed aan hulpbronnen op de maan, zoals helium-3 en verschillende kostbare en zeldzame aardmetalen, kan ook een exporteconomie mogelijk maken. Dit zou worden geholpen door het feit dat de maan een veel lagere ontsnappingssnelheid heeft dan de aarde - 2,38 km / s (1,5
Maar natuurlijk is geen maaneconomie compleet zonder het maantoerisme. Een kolonie aan de oppervlakte, plus infrastructuur in een baan om de aarde, zou regelmatige bezoeken aan de maan zowel kosteneffectief als zelfs winstgevend maken. Het is niet moeilijk voor te stellen dat dit zou kunnen leiden tot allerlei vrijetijdsactiviteiten, variërend van resorts en casino's tot musea en expedities over de oppervlakte.
Met de juiste toewijding in termen van middelen, geld en arbeid - om nog maar te zwijgen van enkele serieus avontuurlijke zielen! - er zouden ooit Selenianen kunnen zijn (of zoals Heinlein ze noemde, "Loonies").
We hebben hier bij Space Magazine veel artikelen over maankolonisatie geschreven. Hier is het plan van Paul Spudis voor een duurzame en betaalbare maanbasis, waarom eerst de maan koloniseren?, Stabiele lavabuis zou een potentiële menselijke habitat op de maan kunnen bieden, en ESA van plan om een internationaal dorp te bouwen ... op de maan!
Bekijk voor meer informatie onze vierdelige serie, "Building a Moon Base":
- Een maanbasis bouwen: deel 1 - uitdagingen en gevaren
- Een maanbasis bouwen: deel 2 - Habitatconcepten
- Een maanbasis bouwen: deel 3 - Structureel ontwerp
- Building Moon Base: Part 4 - Infrastructure and Transportation
Voor een glimp van hoe leven en werk eruit zouden kunnen zien op de maan, ga naar What is Moon Mining ?, en This is Important! Studenten zoeken uit hoe ze bier op de maan kunnen maken.
Astronomy Cast heeft ook een aantal mooie afleveringen over het onderwerp. Hier is aflevering 115: The Moon, Part 3: Return to the Moon.
Bronnen:
- NASA - de maan van de aarde
- NASA - Moon to Mars
- NASA - Wat is Artemis?
- Wikipedia - Kolonisatie van de maan
- ESA - Een maanbasis bouwen met 3D-printen
- PSRD - Mining the Moon, Mars en Asteroids
- PSRD - Cosmochemistry and Human Exploration
- NASA - Lunar Base Synthesis Study - Vol. I en Vol. II
- LPI - Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century
- Astronomie - Moon Village: de eerste stap van de mensheid naar een maankolonie?
