Het is lang een droom geweest om een menselijke nederzetting op de maan te hebben, maar in dit tijdperk van bezuinigingen en besluiteloze plannen voor de toekomst van NASA lijkt een maanbasis misschien te duur en buiten ons bereik. De bekende maanwetenschapper Dr. Paul Spudis van het Lunar and Planetary Institute en een collega, Tony Lavoie van het Marshall Space Flight Center, hebben echter een plan bedacht voor het bouwen van een maannederzetting die niet alleen betaalbaar maar ook duurzaam is. Het creëert een maanbasis samen met een soort ‘transcontinentale spoorweg’ in de ruimte die de cislunaire ruimte - het gebied tussen de aarde en de maan - opent voor ontwikkeling.
"Het uiteindelijke doel in de ruimte is om overal en altijd te kunnen gaan met zoveel capaciteit als we nodig hebben", vertelde Spudis aan Space Magazine. “Dit plan maakt gebruik van een robotachtige en menselijke aanwezigheid op de maan om de lokale middelen te gebruiken om een nieuw ruimtevaartsysteem te creëren. De sleutel om dit te doen is door een flexibele benadering te hanteren die incrementeel en cumulatief is. ”
In een notendop stelt Spudis voor om robots naar de maan te sturen die op afstand worden bediend vanaf de aarde om te beginnen met het extraheren van water uit de poolafzettingen om drijfgas te creëren. Het drijfgas zou worden gebruikt om een herbruikbaar ruimtetransportsysteem tussen de aarde en de maan van brandstof te voorzien.
"De reden dat dit mogelijk is, is omdat de maan dichtbij is - het is slechts drie lichtseconden heen en terug voor radiosignalen die van de aarde naar de maan terugkomen", zei Spudis, "wat betekent dat je machines op afstand kunt bedienen met operators op aarde eigenlijk de activiteiten uitvoeren die een astronaut op de maan zou kunnen doen. '
Het voordeel hierbij is dat een groot deel van de benodigde infrastructuur, zoals de mijnbouw, de verwerkingsinstallaties, de ontwikkeling van opslag voor het water en drijfgas, al voor de komst van de mens ontstaat.
"Dus wat we proberen te doen is het ontwikkelen van een architectuur die ons in staat stelt om dit eerst in kleine, stapsgewijze stappen te doen, waarbij elke stap voortbouwt op de volgende, en het netto-effect is cumulatief in de tijd", zei Spudis. "En eindelijk kunnen we mensen naar de maan brengen als we klaar zijn om ze daar daadwerkelijk te laten wonen. We plaatsen een buitenpost - een leefgebied - die volledig operationeel zal zijn voordat de eerste mensen arriveren. ”
De aanzienlijke hoeveelheid water die is gevonden op de maan aan de polen zorgt ervoor dat dit plan werkt.
'We schatten dat er aan beide polen vele tientallen miljarden tonnen water zijn', zei Spudis. “Wat we niet in detail weten, is precies hoeveel water wordt verdeeld in welke fysieke staat het is, en dat is een van de redenen waarom de eerste stap in ons plan is om robotzoekers daarheen te sturen om de afzettingen in kaart te brengen en te zien hoe ze variëren. '
Water is een belangrijke hulpbron voor de mens in de ruimte: het ondersteunt het leven om te drinken en te koken, het kan worden afgebroken tot zuurstof om te ademen en door de zuurstof en waterstof in een brandstofcel te combineren, kan elektriciteit worden opgewekt. Water is ook een zeer goed beschermend materiaal dat mensen zou kunnen beschermen tegen kosmische straling, dus het leefgebied zou met water kunnen worden "bedekt".
Maar het belangrijkste gebruik van water is het kunnen creëren van een krachtige chemische raketstuwstof door de zuurstof en waterstof te gebruiken en ze in een vloeistof te bevriezen.
"De maan biedt ons dit water niet alleen om het menselijk leven daar te ondersteunen, maar ook om raketstuwstof te maken, zodat we ons ruimtevaartuig zowel op de maan als in de ruimte boven de maan kunnen tanken."
In een reeks van 17 incrementele missies zou een menselijke basis worden gebouwd, operationeel gemaakt en bezet. Het begint met het opzetten van communicatie- en navigatiesatellieten rond de maan om de robotsystemen nauwkeurig te laten werken.
Vervolgens zou een rover naar de maan worden gestuurd, misschien een variant van de MER-rovers die momenteel Mars verkennen, om de beste plaatsen voor water aan de maanpolen te onderzoeken. De palen bieden ook gebieden met permanent zonlicht om elektrische stroom op te wekken.
Vervolgens zou er grotere apparatuur worden gestuurd om te experimenteren met het opgraven van de ijsafzettingen, het smelten van het ijs en het opslaan van de producten. (Zie ons vorige artikel over het gebruik van bulldozers op de maan).
"Nu, dat is allemaal conceptueel eenvoudig, maar we hebben ze in de praktijk nooit gedaan", zei Spudis, "dus we weten niet hoe moeilijk het is. Maar door de kleine robotmissies naar de maan te sturen en dit via afstandsbediening vanaf de aarde te oefenen, kunnen we evalueren hoe moeilijk het is - waar de knelpunten zijn - en wat zijn de meest efficiënte manieren om naar deze afzettingen te komen en bruikbare producten te extraheren van hen."
De volgende stap is om de omvang van de inspanning te vergroten door grotere robotmachines te laten landen die daadwerkelijk kunnen beginnen met het maken van producten op industriële weegschaal, zodat een voorraad van voorraden op de maan kan worden opgeslagen voor wanneer de eerste menselijke mens terugkeert naar de maan.
Ondertussen zou er een constant transportsysteem tussen de aarde en de maan worden gecreëerd, met een ander systeem dat tussen de maan en de maanbaan gaat, wat allerlei mogelijkheden biedt.
'De analogie die ik graag maak, is dat deze erg lijkt op de Transcontinental Railroad,' zei Spudis. "We hebben niet alleen de Transcontinental Railroad aangelegd van de oostkust rechtstreeks naar de westkust; we hebben het ook gebouwd om toegang te krijgen tot alle tussenliggende punten, die bijgevolg ook economisch zijn ontwikkeld. ”
Door een systeem te hebben waarbij de voertuigen worden bijgetankt van de hulpbronnen die op de maan zijn gewonnen, wordt een systeem gecreëerd dat routinematig toegang heeft tot de maan en het mogelijk maakt om terug te keren naar de aarde, maar alle andere tussenliggende punten zijn ook toegankelijk.
“We creëren een transportsysteem dat toegang geeft tot al die punten tussen de aarde en de maan. Het belang hiervan is dat veel van onze satellietactiva zich daar bevinden, '' zei Spudis, “bijvoorbeeld communicatiesatellieten en weerscontrolesatellieten bevinden zich in een geosynchrone baan (ongeveer 36.000 km boven de evenaar van de aarde) en op dit moment kunnen we dat niet bereiken van laag Baan om de aarde. Als we een systeem hebben dat routinematig heen en weer naar de maan kan gaan, kunnen we ook naar deze hoge banen gaan waar veel commerciële en nationale veiligheidsmiddelen zijn. ”
Spudis voegde eraan toe dat er op verschillende locaties een brandstofdepot zou kunnen komen, waaronder het L1 LaGrange-punt dat een ruimtevlucht voorbij de maan mogelijk zou maken.
Hoe lang duurt dit?
"We schatten dat we binnen ongeveer 15 tot 16 jaar een complete kant-en-klare maanpost op de maan kunnen creëren, met mensen die ongeveer 10 jaar na de eerste robotmissies arriveren," zei Spudis. “De mijnbouw zou jaarlijks ongeveer 150 ton water en ongeveer 100 ton drijfgas produceren.
En moeten er nieuwe technologieën of hardware worden gebouwd?
'Niet echt,' zei Spudis. “Effectief is dit plan nu mogelijk te bereiken met bestaande technologie. We hebben geen ‘unobtainium’ of een speciale magische machine die gebouwd moet worden. Het zijn allemaal heel eenvoudige uitlopers van bestaande apparatuur, en in veel gevallen kun je de erfgoedapparatuur van eerdere missies gebruiken. ”
En hoe zit het met de kosten?
Spudis schat dat het hele systeem kan worden opgezet voor een totale kostprijs van minder dan 88 miljard dollar, wat ongeveer 5 miljard dollar per jaar zou zijn, met een piekfinanciering van 6,65 miljard dollar vanaf jaar 11. Deze totale kosten omvatten de ontwikkeling van een shuttle-afgeleide 70 mT-lanceervoertuig, twee versies van een Crew Exploration Vehicles (LEO en translunar), een herbruikbare lander, cislunaire stuwstofdepots en alle robotoppervlakte-activa, evenals alle operationele kosten van missieondersteuning voor deze architectuur.
"Het beste is dat, omdat we onze architectuur in kleine stukjes hebben opgedeeld, elke missie grotendeels op zichzelf staat en als ze eenmaal op de maan is, ze samenwerkt en werkt met de stukken die er al zijn," zei Spudis.
En het budget zou flexibel zijn.
'We kunnen dit project uitvoeren met elke snelheid die de middelen toelaten', zei Spudis. “Dus als je een zeer beperkt budget hebt met een zeer laag uitgavenniveau, kun je gaan, je gaat gewoon veel langzamer. Als u over meer middelen beschikt, kunt u de snelheid verhogen en de snelheid van de plaatsing van activa op de maan verhogen en meer doen in een kortere periode. Deze architectuur brengt ons terug naar de maan en creëert echte mogelijkheden. Maar de gratis variabele is planning, geen geld. '
Terugkeren naar de maan is belangrijk, meent Spudis, omdat we niet alleen de middelen daar kunnen gebruiken, maar het leert ons ook hoe we een ruimtevarende beschaving kunnen zijn.
'Door naar de maan te gaan, kunnen we leren hoe we wat we nodig hebben in de ruimte kunnen extraheren uit wat we in de ruimte vinden', zei hij. 'In wezen is dat een vaardigheid die elke ruimtevarende beschaving moet beheersen. Als je dat kunt leren, heb je een vaardigheid waarmee je naar Mars en verder kunt gaan. "
Zie voor meer informatie de website van Spudis, SpudisLunarResources.com. Meer details en grafieken zijn te vinden in dit pdf-document.
Luister naar een interview van Paul Spudis over dit onderwerp voor de 365 Days of Astronomy-podcast.
Paul Spudis blogt op Once and Future Moon op de Smithonsian Air & Space-website.
