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Die Logistik des "Interplanetaren": Was braucht es, um auf dem Mond zu leben?

Menschen haben davon geträumt, auf dem Mond zu leben, aber wie würde das genau aussehen?

ESA

Willkommen zurück zu unserer fortlaufenden "Interplanetary"-Reihe. In unseren vorherigen Teilen haben wir uns angesehen, wie Menschen eines Tages mobil werden könnten und polare Siedlungen auf Merkur und schwimmende Städte auf der Venus. Heute untersuchen wir, wie die Menschheit eines Tages eine dauerhafte Präsenz auf ihrem einzigen Satelliten aufbauen kann - der Mond!

"Willkommen bei Tycho, dein One-Stop-Urlaubsziel für Shopping, Gaming und Mondausflüge! Es ist 09:30 UTC und die Erde scheint hell durch das Hauptfenster. Wir laden Sie alle ein, die Aussicht zu genießen, während Sie auf die Zollabfertigung wartenund Biochecks. Wir erinnern alle daran, ihren Ausweis und die Ergebnisse ihrer neuesten Biometrie zur Hand zu haben.

Diejenigen, die zum ersten Mal hier sind, empfehlen wir Ihnen, sich auf das Erlebnis Ihres Lebens vorzubereiten. In unserer Messestadt werden Sie mit üppigen kulinarischen Erlebnissen verwöhnt, schlafen in Fünf-Sterne-Hotels und können sich entspannen und spielenin unseren erstklassigen Spas, Glücksspieleinrichtungen und Live-Action-Theatern.

Und Sie werden all dies im Komfort der Mondgravitation erleben. Sie werdenfühlen Sie sich, als ob Sie auf einer Wolke schweben. Und wir empfehlen Ihnen, sich die Zeit zu nehmen, einen unserer vielen Horste zu besuchen und ein Paar Flügel zu mieten. Erleben Sie, wie es ist, zu schweben, bevor Sie zu Ihrem "geerdeten" Dasein zurückkehren!

Für diejenigen, die sich für unser Abenteuerpaket angemeldet haben, seien Sie bereit, einige wahrhaft historische Orte zu besuchen! Neben einer Führung durch das Mondmuseum besuchen Sie die Einrichtungen von Yuègōng, Mesyats und International Lunar Village. Diese historischen Ortehier lebten und arbeiteten die ersten Menschen auf dem Mond. Heute wächst die Mondbevölkerung während der "Hochsaison" auf eine Million.

Quelle: NASA

Diejenigen, die sich für unser Grand Tour-Paket angemeldet haben, werden auch die Landeplätze Apollo, Artemis und Zorya sehen. Wir erinnern Sie daran, dass alle Gäste, die an Extra-Fahrzeug-Aktivitäten EVAs teilnehmen, beim Reiseleiter bleiben müssen und nichtBetreten Sie diese "Erbezonen". Die Geschichte des Mondes und seine Umweltintegrität liegt in unserer gemeinsamen Verantwortung.

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Diese Saison fühlen wir uns geehrt und privilegiert, Ihnen mitteilen zu können, dass die Die Landeplätze Wu Gang und Chaandr wurden ebenfalls in die Tour aufgenommen! Wir danken unseren Kollegen der chinesischen und indischen Konsulate für ihre Zusammenarbeit bei der Öffnung dieser Plätze für uns! Bitte seien Sie dort genauso vorsichtig wie bei den amerikanischen und russischenLandeplätze.

Wir ermutigen unsere Gäste, die Elektrolyseur-Suiten großzügig zu nutzen. Auch wenn Sie sich nicht mit einer geführten Tour an die Oberfläche gewagt haben, ist die Elektrolyse-Disziplin der Schlüssel, um die Gesundheit der Atemwege von Ihnen und anderen zu gewährleisten.

Verbringen Sie einige Zeit mit uns und wir sind uns sicher, dass Sie mir zustimmen werden: Der Mond ist das 'gemeinsame Erbe' und die Provinz der gesamten Menschheit. Lasst uns ihn sauber, sicher und angenehm für alle halten!“

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Um eines Tages eine dauerhafte menschliche Präsenz auf dem Mond zu etablieren! Ein Außenposten unserer Zivilisation, in dem Menschen leben, arbeiten, lebenswichtige Forschung betreiben und sogar ihre Ferien verbringen. Ein Ort, an dem eine neue Generation von Menschen geboren wird, möglicherweise genannt"Lunites", "Lunans", "Selenians" oder "Apollonians" Wen machen wir Witze? Sie werden "Loonies" genannt!

Klar, davon haben wir alle gehört und gelesen, besonders in den letzten Jahren! Es ist seit mehr als einem Jahrhundert der Stoff der Science-Fiction und etwas, das unweigerlich auftaucht, wenn Weltraumbehörden über ihre Pläne zur Mondforschung sprechenAber im Vergleich zu anderen Siedlungskonzepten jenseits der Erde ist eine Mondsiedlung besonders machbar.

Das soll nicht heißen, dass es nicht einige monumentale Herausforderungen gibt. Aber als nächster himmlischer Nachbar der Erde und der einzige Körper jenseits der Erde, der von der Menschheit besucht wurde, könnte eine Mondbesiedlung abgeschlossen werden, bevor ähnliche Siedlungen auf dem Mars, der Venus, existieren, im Asteroidengürtel, den Lagrange-Punkten zwischen Erde und Sonne oder anderswo.

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Die Etablierung eines Stützpunktes auf dem Mond würde die Errichtung von Siedlungen auf diesen anderen Körpern erheblich unterstützen. Mit der Betankung von Depots und der Modernisierung von Einrichtungen auf und in der Umlaufbahn des Mondes könnten Weltraumbehörden und kommerzielle Raumfahrtunternehmen Milliarden von Kosten einsparenWeltraummissionen.

Quelle: ESA

Und in der Zwischenzeit könnte um diese Infrastruktur eine Siedlung gebaut werden, die Mondleben, Mondtourismus und Handel zwischen der Erde und dem Mond ermöglicht. Es könnte getan werden. Es wird einfach nicht billig oder einfach sein. Einigenoch lange nach der Errichtung einer Mondsiedlung bestehen ernsthafte Gefahren.

Airless-Körper

Zuallererst hat der Mond so gut wie keine nennenswerte Atmosphäre. Es gibt zwar einen schwachen Hauch, der durch das Ausgasen aus dem Inneren entsteht, aber so dünn, dass er fast Vakuum ist. Dies bedeutet, dass es a neinLuft zum Atmen, b extreme Temperaturen, c kein Strahlenschutz und d regelmäßige Bombardierung durch Meteore und Mikrometeoriten.

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Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie das ist, die Die schwache Atmosphäre des Mondes besteht aus Helium, Argon, Neon, Natrium und der Oberflächendruck reicht von etwa 3 x 10-7 Pascal Pa am Tag bis 3 x 10-10 Pa in der Nacht. Vergleichen Sie dies mit der flauschigen Atmosphäre der Erde, bestehend aus Stickstoff und Sauerstoff 78:21 und Durchschnittswerten101,325 Kilopascal kPa auf Meereshöhe.

Aus diesem Grund wird der Mond auch als "luftloser Körper" bezeichnet. Außerdem sind die Temperaturschwankungen je nach Tageszeit und Standort extrem.Um den Äquator, die Temperaturen reichen von etwa -173 °C -280 °F im Schatten und in der Nacht bis etwa 117 °C 243 °F bei direkter Sonneneinstrahlung. Um die Pole, Temperaturen sind konsistenter und reichen von -123 °C -190 °F bis -43,15 °C -45,67 °F.

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Auch die Mondoberfläche ist einer beträchtlichen Strahlungsmenge in Form von Sonnen- und kosmischer Strahlung ausgesetzt. Basierend auf Messungen der chinesischen Mission Chang'e-4 schätzen Wissenschaftler, dass die Mondoberfläche im Durchschnitt einer von ausgesetzt ist.316,8 Millisievert mSv pro Tag. Auf der Erde sind Menschen, die in entwickelten Ländern leben, durchschnittlich 3,1 mSv pro Jahr ausgesetzt — 1/100d die Menge!

Im Durchschnitt wird die Erde von getroffen36,5 Tonnen 33 Tonnen von Meteoroiden jeden Tag. Aber dank unserer dichten Atmosphäre verbrennen die allermeisten davon hoch in der Atmosphäre und schaffen es nicht einmal an die Oberfläche. Der Mond hat keinen solchen Schutz, das heißtdie Oberfläche wird täglich von Tausenden von Objekten mit einem Durchmesser von wenigen Fuß bis zu einigen Mikrometern bombardiert.

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Diese Felsen treffen mit Geschwindigkeiten von auf die Mondoberfläche.12,4 Meilen/s 20 km/s bis 45 Meilen/s 72 km/s. Bei diesen Geschwindigkeiten kann selbst ein relativ kleiner Gegenstand mit einer Masse von 10 lbs 4,5 kg bis zu 82,5 Tonnen 75 Tonnen Mondboden und Gestein und hinterlassen einen Einschlagskrater, der misst 30 Fuß 9 m im Durchmesser.

Quelle: NASA

Diese Einschläge und das Fehlen einer Atmosphäre sind der Grund, warum der größte Teil der Mondoberfläche mit einem feinen Pulver bedeckt istauch bekannt als "Mondstaub" oder Regolith. Dieser feine Staub ist zerklüftet, da keine Wind- und Regenerosion vorhanden ist, was ihn zur absoluten Hölle für Instrumente und Maschinen macht, die an der Oberfläche arbeiten.

Zuletzt ist es elektrostatisch aufgeladen, d.h. es klebt an alles! Die Apollo-Astronauten stellten fest, dass Regolith, der in die Apollo-Module zurückgebracht wurde, an Oberflächen haftet und trotz aller Bemühungen nicht entfernt werden konnte. Dieser Staub ist auch dafür bekannt, eine schädliche Wirkung auf die Gesundheit der Atemwege.

Lange Nächte

Weil er sich in einer synchronen Rotation mit der Erde befindet, ist der Mond mit der Erde "gezeitenverriegelt". Dies bedeutet, dass er hat die gleiche Rotationsperiode wie seine Umlaufzeit um einen Partner, und so dieselbe Seite zeigt immer zur Erde. Für Menschen, die auf der Mondoberfläche um den Äquator leben, wäre am Himmel ständig der gleiche Teil der Erde zu sehen.

Zwischen der Gezeitensperre und der Tatsache, dass der Mond etwa 28 Tage braucht, um eine Erdumlaufbahn zu vollenden, bedeutet dies, dass ein Mondtag und eine Mondnacht etwa 14 Erdentage dauern. Tagsüber werden die Temperaturen auf der Oberflächezwei Wochen lang kochende 117 ° C 243 ° F erreichen, gefolgt von vierzehn Tagen mit einem Gefrierpunkt von -173 ° C -280 ° F.

Eine Lösung hierfür ist, in der Nähe der Pole zu bleiben, die Orte enthalten, die aufgrund der Neigung des Mondes weniger Sonnenlicht ausgesetzt sind und an denen die Temperaturen ständig im Minusbereich liegen.

Die Temperaturen sind besonders niedrig in den permanent beschatteten Kratern, die die Region überziehen, die als "kalte Senken" fungieren, die es dem Wassereis ermöglichen, stabil zu bleiben.Das Wahrsager-Instrument der NASAMondaufklärer-Orbiter gemessene Temperaturen von -396°F -238°C in Kratern am Südpol und -413°F -247°C in einem Krater am Nordpol.

Mondstaub zur Rettung?

Um es noch einmal zusammenzufassen: Lebensräume auf der Mondoberfläche müssen vor Strahlung, Elementen und Meteoriteneinschlägen geschützt werden. Sie müssen auch luftdicht sein, unter Druck stehen und eine stetige Versorgung mit Luft, Wasser und so viel bietenwie möglich Nahrung und Vorräte, die nur lokal geerntete Ressourcen verwenden.

Daher untersuchen die NASA, die Europäische Weltraumorganisation ESA und andere Weltraumbehörden additive Fertigungstechniken 3-D-Druck, die Mond-Regolith zur Herstellung verwenden würdenBaumaterial vor Ort, anstatt schweres Material von der Erde transportieren zu müssen. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten, die beide hier auf der Erde demonstriert wurden.

Eine Methode besteht darin, Regolith mit einem Bindemittel zu kombinieren, um Mondbeton auch bekannt als "lunarcrete", das zum Bauen von Strukturen ausgedruckt werden kann. In Bezug auf den Nutzen erfordert lunarcrete zur Herstellung weniger Energie als andere Baumaterialien, ist unempfindlich gegenüber extremen Temperaturschwankungen, absorbiert schädliche Strahlung und ist unbeeinflusstdurch längere Einwirkung von Vakuum.

In2018, die ESA führte eine Demonstration durch, bei der sie einen 1,65 Tonnen 1,5 Tonnen schweren Mondbetonblock mit simuliertem Regolith 3D-druckte. In ähnlicher Weise hat die NASA geforscht "Sintertechnik", wo Regolith mit Mikrowellen beschossen wird, um eine geschmolzene Keramik zu erzeugen, die dann 3D-gedruckt wird, um die schützenden äußeren Schichten eines Lebensraums zu bilden.

Diese Methoden wurden im Vorschlag der ESA für eine vorgestelltInternationales Monddorf und NASAs SinterHab Basiskonzept — die sich seitdem zum entwickelt habenMonddorf und die Artemis-Basislagerbzw. Andere Konzepte beinhalten das Abdecken von Lebensräumen in Regolithschichten oder deren Bau so, dass der größte Teil der Struktur unter der Erde liegt.

In diesen größeren Strukturen könnten dann aufblasbare Strukturen eingesetzt und mit Stickstoff- und Sauerstoffgas unter Druck gesetzt werden. Dies hat die ESA derzeit mit ihrem Moon Village-Konzept geplant, das eine Reihe von halbaufblasbaren Schalenstrukturen vorsieht. Dieses Konzept ist ähnlichzum Bigelow erweiterbares Aktivitätsmodul BEAM ist derzeit an der ISS befestigt.

Regolith kann auch zur Herstellung von Treibmittel und verwendet werdenSauerstoffgas O2 da es ungefähr ist45 % Sauerstoff nach Inhalt als oxidierte Mineralien. Hier auf der Erde wird die Elektrolysemethode verwendet, um Sauerstoff von Mineralien zu trennen, wodurch Sauerstoff als Nebenprodukt entsteht. Jüngste Forschungen schätzten, dass allein in der obersten Schicht des Mondes genug Sauerstoff vorhanden ist, um den Sauerstoff zu erhalten16 Milliarden Menschen für 50.000 Jahre!

Flüssiger Sauerstoff LOX ist auch ein wichtiger Bestandteil von Raketentreibstoffen, der andere ist flüssiger Wasserstoff, Methan oder verschiedene andereKohlenwasserstoffe.

Wasser und Strom

Wie bereits erwähnt, existiert Wassereis in den permanent beschatteten Kratern um die südliche Polarregion des Mondes. Aus diesem Grund planen die NASA, die ESA, China und Russland, ihre zukünftigen Mondbasen an Orten wie dem Shackleton und anderen zu bauenKrater. Derzeit ist unklar, wie viel Wassereis in der Region vorhanden ist, da es geschichtete Ablagerungen bildet, die in den Untergrund reichen.

Aber basierend auf den Fernbeobachtungen von Radarinstrumenten, die von Indiens durchgeführt wurdenChandrayaan-1 und NASAs Mondaufklärer-Orbiter LRO, die Mondpole haben schätzungsweise über 600 Millionen Tonnen 544 Millionen Tonnen Wassereis. Das ist genug Wasser, um eine Megalopolis wie zu haltenNew York CityLieferung für die nächsten 440 Jahre!

Wasser kann auch zur Herstellung von Raketentreibstoff verwendet werden, da es aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht, aus denen LOX und Wasserstofftreibstoff hergestellt werden. Sauerstoffgas kann auch durch chemische Dissoziation erzeugt werden, die auf natürliche Weise stattfindet, wenn Wasser dem Sonnenlicht ausgesetzt wird ein Prozess, der als . bekannt istPhotolyse.

Quelle: ESA

Angesichts des Sauerstoffreichtums des Mondregoliths wird das Mondeis wahrscheinlich zum Trinken, zur Hygiene und zur Bewässerung verwendet werden. Hierin liegt ein weiterer wichtiger Aspekt eines Mondaußenpostens: die Fähigkeit, vor Ort genügend Nahrung anzubauen, um die Abhängigkeit von der Erde zu verringern.Das Potenzial fürGewächshäuser im Weltraum und Anbau von Lebensmitteln in modifiziertem Mondboden sind Gegenstand von laufende Forschung an Bord der ISS.

Was die Elektrizität angeht, ohne die eine Mondbasis und -operationen nicht funktionieren können, gibt es mehrere Pläne. Bestehende Vorschläge für Mondaußenposten fordern alle die Positionierung von Solarzellen um den Kraterrand. Diese würden reichlich Sonnenenergie liefern,aber auch andere Methoden im Tandem verwendet werden untersucht.

Zum Beispiel hat die NASA in den letzten Jahren nach kompakten Kernreaktoren für den Einsatz auf dem Mond gesucht. Dies begann mit dem Kilopower-Projekt, das inzwischen zum gereift istSpaltenoberflächenleistung FSB-Konzept. Dieses vorgeschlagene System erfordert einen Reaktor, der zehn Jahre lang kontinuierlich 40 Kilowatt kW Leistung liefern kann.

China forscht auch an Kernreaktoren für die zukünftige Weltraumerkundung. Jüngsten Nachrichten zufolge haben sie die Arbeiten an einem wesentlich leistungsstärkeren Reaktor als das FSB-Konzept der NASA angeblich abgeschlossen.

Der Fluch von Low-g

Leider gibt es immer noch die Frage der Mondgravitation, die ungefähr 16,5% 0,165 beträgt.g Prozent dessen, was wir hier auf der Erde erleben.Laut laufenden Forschungen der NASA und anderer Weltraumbehörden an Bord der Internationalen Raumstation ISS haben längere Aufenthalte in Mikrogravitationsumgebungen langfristige nachteilige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und Physiologie.Die bisher umfassendste Studie ist die

NASA-Zwillingsstudie, das sich auf Zwillingsastronauten – Scott und Mark Kelly – stützte, um die Auswirkungen von mehr als einem Jahr im Weltraum im Vergleich zu einem Jahr auf der Erde zu bewerten. Laut den in veröffentlichten ErgebnissenApril 2019, Scott Kellys Zeit im All führte zu einer Degeneration von Muskeln und Knochen und zu Veränderungen seiner kardiovaskulären Gesundheit, seiner Organfunktion, seines Sehvermögens und seiner Genexpression.Die Neuanpassung an die Erdgravitation war auch eine Tortur für Scott Kelly, der die Erfahrung aufzeichnete

im BuchAusdauer. Obwohl experimentelle Beweise für Low-g fehlen, ist es logisch anzunehmen, dass sie den Auswirkungen der Mikrogravitation ähnlich sind. Daher müssen Mondastronauten und zukünftige Generationen, die auf dem Mond leben, einem strengen Gesundheitsregime folgen.Für Astronauten an Bord der ISS besteht dies aus täglichem Training und Widerstandstraining, um die kardiovaskuläre Gesundheit zu gewährleisten und die Muskel- und Knochendichte zu erhalten. Gepaart mit regelmäßigen Gesundheitschecks, Nahrungsergänzungsmitteln, einer gesunden Ernährung und möglichen biomedizinischen Interventionen könnten zukünftige "Loonies"ein gesundes Leben auf dem Mond führen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, rotierende Einrichtungen im Orbit zu konstruieren, die die Schwerkraft simulieren. Kommerzielle Raumfahrtunternehmen wie

The Gateway Foundation arbeiten auf eine solche Station in der Erdumlaufbahn hin. Das Design besteht aus zwei Ringen einem inneren und einem äußeren Ring, die basierend auf ihrem Abstand vom Zentrum der Nabe unterschiedliche simulierte Schwerkraft bieten.Der

Mondgravitationsbereich LGA, näher am Hub gelegen, würde sich mit einer geringeren Geschwindigkeit drehen, um das Gefühl der Mondgravitation zu erzeugen 0,165g. Die Mars-Schwerkraftbereich MGA, als äußerer Ring der Station, würde viel schneller rotieren, um die Schwerkraft des Mars zu simulieren 0,38 g.Eine ähnliche Anlage könnte in der Umlaufbahn des Mondes gebaut werden, um die Menschen, die zur Erde zurückkehren, allmählich zu akklimatisieren.* * *

Einfach gesagt, ein Außenposten oder Außenposten auf dem Mond könnte der Menschheit in vielerlei Hinsicht zugute kommen. Er würde einen regelmäßigen Zugang zur Mondoberfläche ermöglichen, die lebenswichtige Erforschung der geringen Schwerkraft und ihrer Auswirkungen auf terrestrische Organismen ermöglichen und Milliarden einsparender Kosten für Missionen, die für den Mars und andere Orte im Weltraum bestimmt sind.

Neben dem wissenschaftlichen und raumfahrtbezogenen Bereich würde ein Mondaußenposten auch die Schaffung neuer Industrien ermöglichen, wie z.

Mondbergbau, weltraumgestützte Solarenergie, kommerziell Raumstationen , und Mondtourismus. Die zu diesem Zweck geschaffene Infrastruktur könnte auch zu einer florierenden Wirtschaft im Erde-Mond-System führen, einschließlich Asteroidenabbau und weltraumgestützte Fertigung.Der Mond ist unser Tor zum Rest des Sonnensystems und der erste Schritt in jedem Plan, „interplanetar zu werden“. Zugegeben, die Herausforderungen sind enorm und die Kosten für die Entwicklung all dieser Architektur sind geradezu immensdie Loonies sagen:"

TANSTAAFL!""Von uns allen hier bei Tycho und unseren Partnereinrichtungen bei

Yuègōng, Mesyats, und dem Lunar Village, wir danken Ihnen, dass Sie hier auf dem Mond Zeit mit uns verbringen. Wir wünschen Ihnen eine sichere Reise auf dem Weg zurück zum Erde-Mond-Gateway, wo Sie die nächsten Wochen in Luxus und Komfort verbringen werdenwenn Sie sich wieder an die erdnormale Schwerkraft gewöhnen."

Seit unzähligen Generationen haben die Menschen ehrfürchtig zum Mond aufgeblickt. Heute leben und arbeiten hier das ganze Jahr über zehntausend Menschen. Aber wenn die 'Hochsaison' eintritt, freuen wir uns über viele, VIELE mehr! Der Mondist das kollektive Erbe der Menschheit, und es ist daher angemessen, dass wir es gemeinsam genießen."Werbung

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