Kodėl reikia atnaujinti keliones į Mėnulį [Mokslo populiarinimo konkursas]

Antrasis konkurso darbas ir pirmasis moksleivio atsiųstas tekstas! Vilniaus Žirmūnų gimnazijos dešimtokas Karolis Špukas mums pasakoja apie skrydžių į Mėnulį svarbą bei naudą ir kodėl juos – ypač žmonių skrydžius – vėl reikia atnaujinti.

Kodėl reikia atnaujinti keliones į Mėnulį

Karolis Špukas

Mėnulio bazės (nuotrauka: ESA/Foster + Partners)

Žmogaus išsilaipinimas Mėnulyje – vienas iš didžiausių ne tik XX amžiaus, bet ir viso žmonijos egzistavimo laikotarpio pasiekimų. 1969 metais geriausi pasaulio mokslinininkai tik dar kartą įrodė, ką sugeba žmogaus protas. Pasitelkę to meto naujausias technologijas, mokslą ir vaizduotę, jie sugebėjo nuleisti žmogų ant kito kosminio kūno paviršiaus ir saugiai sugrąžinti jį atgal į Žemę.

Praėjus daugiau nei 40 metų po paskutinio žmogaus apsilankymo Mėnulyje, tikriausiai ne vienas kelia arba yra iškėlęs sau klausimą, ar ten verta grįžti. Kai kurie mano, jog Mėnulio era jau praėjo, ir dabar mes turime keliauti toliau – NASA jau per ateinančius dešimtmečius žmogų nori nusiųsti į Marsą ir surengti misiją į asteroidą. Tačiau yra manančių ir kitaip – Judžinas Sernanas, paskutinis Mėnulyje pabuvojęs žmogus, yra pasakęs, jog jeigu žmonija nori keliauti toliau, visų pirma mums reikės grįžti į Mėnulį – mums artimiausią kosminį kūną. Ir tikrai – atstumas iki Mėnulio (vos 400 000 kilometrų) padaro jį nesunkiai pasiekiamu naudojant dabartines technologijas. Nors nuvykti į Mėnulį kosmoso agentūromis atsieitų didžiulius pinigus, stengtis tikrai verta, juolab dabar, kai mokslininkai išsiaiškino, kokių gėrybių mūsų palydovas gali pasiūlyti žmonijai. Jos, mokslininkų manymu, galėtų mums ne tik padėti nukeliauti į Marsą, bet ir išspręsti energijos problemas Žemėje.

Naudingosios iškasenos

Visų pirma, atnaujintos misijos į Mėnulį turėtų atsipirkti, taip paskatindamos didesnį investuotojų susidomėjimą ir kosmoso tyrinėjimo proveržį. Tam padėti galėtų Mėnulio naudingosios iškasenos. Viena iš jų – helio-3 izotopas. Nors Žemėje jo kiekiai yra labai maži, helio-3 izotopą galime rasti Saulėje – čia jis kartu su saulės vėjais yra išsviedžiamas į atvirą kosmosą. Kadangi Mėnulyje nėra atmosferos, ši medžiaga gali pasiekti Mėnulio gruntą ir į jį įsigerti. Per daug milijonų metų Mėnulio paviršiuje susidarė milžiniški helio izotopo kiekiai, o norint jį išgauti nereikia sudėtingų technologijų – „iškepus“ Mėnulio dulkes, išsiskirtų mūsų jau minėtasis helis. Tačiau kodėl jis toks vertingas? Pasirodo, kad toks Mėnulyje išgautas helio-3 izotopas galėtų būti parskraidintas į Žemę ir panaudotas gaminant švarią energiją termobranduolinės sintezės būdu (termobranduolinėje sintezėje naudoti šią medžiagą kartu su deuteriu yra kur kas efektyviau nei naudoti tritį su deuteriu). 125 tonų helio-3 izotopo pagamintos energijos užtektų aprūpinti visą pasaulį net vieneriems metams. Vis dėlto tokių didelių termobranduolinės sintezės reaktorių dar nėra pagaminta, tačiau mokslininkai laboratorijose jau yra sukūrę tokių reaktorių prototipų, todėl helio-3 izotopas gali būti puikus ateities energijos šaltinis.

Kita labai svarbi Mėnulio naudingoji iškasena (jeigu galėtume ją taip pavadinti) yra vanduo. Tiesa, čia jis yra kietosios būsenos, nes Mėnulio paviršiuje temperatūrų skirtumai yra per dideli vandeniui likti skystam. Bet net ir būdamas kietosios būsenos, šis vanduo yra aptinkamas tik Mėnulio šiaurės ir pietų polių krateriuose, kur nepatenka saulės šviesa, o temperatūra apytiksliai siekia -220 °C. Nėra tiksliai žinoma, kaip jis čia galėjo atsirasti, tačiau kai kurios teorijos teigia, jog Mėnulio vanduo buvo atneštas arba kometų, arba saulės vėjų. Ateityje Mėnulio vanduo galėtų labai pasitarnauti  – kadangi jo kiekiai čia tikrai dideli, astronautai šį vandenį iškastų ir naudotų kaip geriamąjį vandenį. Be to, išskaidžius H2O į vandenilį ir deguonį, gauname dvi pagrindines raketinį kurą sudarančias medžiagas. Panaudojus vandenį šiems tikslams, žmonėms nebereiktų gabentis jo kartu su savimi, tad sumažėtų krovinio kiekis, taip pat ir išlaidos.

Be helio-3 izotopo ir vandens, Mėnulio grunte dar randami įvairiausi metalai, iš kurių yra gaminami saulės elementai. Mėnulis savo orbitą apskrieja per 27 paras, kurių pusę sudaro vien saulėtos dienos – šiomis dienomis pagamintą energiją būtų galima panaudoti Mėnulio bazėms išlaikyti, o ateityje ją net transportuoti į Žemę.

 

Mėnulio kolonizavimas ir kelionė į Marsą

Nuskristi į Mėnulį, ten pabūti kelias dienas ir grįžti atgal finansiškai tiesiog nenaudinga. Galimas sprendimas – ilgiau trunkančios misijos, kurių metu astronautai galėtų gyventi Mėnulyje, panašiai kaip dabar yra gyvenama tarptautinėje kosminėje stotyje. Kaip vyktų toks Mėnulio kolonizavimas ir kokios naudos jis atneštų? 2013 metais Europos Kosmoso Agentūra (angl. ESA) pristatė kelių minučių trukmės vaizdo įrašą, kuriame aptariami galimi astronautų apgyvendinimo Mėnulyje scenarijai. Pirmiausia reikėtų į Mėnulį nusiųsti robotą su 3D spausdintuvu, kurio užduotis būtų pastatyti bazę naudojant vietines medžiagas (Mėnulio gruntą). Taip ir vėl būtų sutaupyta daug pinigų, o tokia bazė astronautus apsaugotų nuo didžiulių Mėnulio paviršiaus temperatūrų skirtumų, kosminės radiacijos ir mikrometeoritų. Šiuolaikiniai robotai Mėnulio bazę pastatytų per kelis mėnesius, o ateities robotai sugebėtų tai padaryti vos per kelias savaites. Pasistačius bazę, reikėtų susirasti vandens, išgauti energiją ir pradėti mokslinius tyrinėjimus, kurie čia būtų neįkainojami – Mėnulio grunto tyrimai, naujų technologijų išbandymai ir tiriamas poveikį žmogaus organizmui esant mažesnei gravitacijai. Taip įsikūrus, būtų galima pradėti kasti helį ir siųsti jį atgal į Žemę. Sukūrus Mėnulio kolonijas, žmonija galėtų ruoštis ateities misijoms į Marsą – Mėnulio trauka yra net 6 kartus mažesnė nei Žemės, todėl čia būtų galima pagaminti ir kur kas pigiau iškelti didžiulius kosminius erdvėlaivius arba eksportuoti naudingąsias iškasenas į Žemę. Tiesa, kurį laiką veikiant tokiai silpnai traukai, astronautų raumenys pradėtų atrofuotis, o kauliuose esantis kalcis pradėtų nykti, todėl žmonės būtų priversti kas keletą metų reguliariai keistis ir grįžti atgal į Žemę, bent jau iki tol, kol ši problema būtų išspręsta.

 

Roboto su 3D spausdintuvu pastatyta Mėnulio bazė (nuotrauka: ESA/Foster + Partners)

Ateities misijos ir planai

Šiuo metu apie grįžimą į Mėnulį ir jo kolonizavimą yra bent šiek tiek užsiminusios visos didžiosios valstybės – Jungtinės Amerikos Valstijos, Europos šalys bei Kinija. Be valstybinių organizacijų, į Mėnulį taikosi ir privačios bendrovės. Štai Google paskelbė „Google Lunar X Prize“ konkursą, kurio metu privačios komandos turi nutupdyti ant Mėnulio robotą, nuvažiuoti bent 500 metrų ir atsiųsti vaizdą HD formatu atgal į Žemę. Pirmoji tai padariusi komanda laimės net 15 milijonų JAV dolerių! Be to, Kinija kartu su Liuksemburgo privačia kompanija vykdo „Mėnulio pažinimo programą“, o jų 2014 metų spalį paleistas kosminis aparatas sėkmingai įvykdė savo misiją ir grįžo atgal į Žemę.

Grįžimas į Mėnulį ir jo kolonizavimas galbūt skamba nerealiai ir sunkiai įgyvendinamai, tačiau, kaip prieš „Apollo 11“ misiją yra pasakęs Jungtinių Amerikos Valstijų prezidentas Džonas Kenedis, „Nuvykti į Mėnulį šį dešimtmetį ir padaryti kitus dalykus mes pasirinkome ne dėl to, kad tai yra lengva, bet dėl to, kad tai yra sunku.“

 

Šaltiniai:

http://www.asi.org/adb/02/09/he3-intro.html
http://www.explainingthefuture.com/helium3.html
http://www.space.com/27388-nasa-moon-mining-missions-water.html
http://news.discovery.com/space/this-moon-was-made-for-mining.htm
http://www.esa.int/Our_Activities/Technology/Building_a_lunar_base_with_3D_printing
http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Chinese_Lunar_Exploration_Program

5 comments

  1. „Nėra tiksliai žinoma, kaip jis čia galėjo atsirasti, tačiau kai kurios teorijos teigia, jog Mėnulio vanduo buvo atneštas arba kometų, arba saulės vėjų“
    Kodel vanduo butinai turi buti atnestas kometu ar kokiu nors saules veju? Kas jam trukdo ten buti nuo pat susiformavimo? Niekad nesupratau sito…

    1. Man atrodo, kad tai susiję su vadinamąja sniego linija (snow line) – riba, nuo kurios arčiau prie žvaigždės vanduo išgaruoja. Žemė ir Mėnulis formavosi arčiau Saulės, nei sniego linija, todėl į jų sudėtį negalėjo įeiti reikšmingai didelis vandens ledo kiekis. Tuo tarpu kometos, kurios susiformavo toliau, gali būti pakankamai didelės, kad atlekiant iki Žemės visas jų ledas nespėtų išgaruoti ir dalis patektų į Žemę.

      1. Na bet ta sniego linija ne tik priklauso nuo atstumo nuo saules. Planetos ar menuliai ties poliais turi daug zemesne temperatura, ten nezuklysta spinduliai. Taigi ir ne taip greitai issipusto. Tai nera tik priklausomybe nuo atstumo iki saules bet ir vandens pozicija planetoje/menulyje. Zeme turi, menulis turi, ir marsas turi ties poliais.

        1. Ledas/vanduo, esantis dideliame kūne, gali būti pridengtas – šešėlių, atmosferos, etc. Pabėgti jam gali neleisti ir gravitacija.

          Tačiau kai planetos dar nėra susiformavusios, protoplanetiniame diske, visos šitos priedangos negalioja. O planetos turėtų formuotis iš medžiagos, esančios tos orbitos apylinkėse, be ypatingo radialinio migravimo (migravimo laiko skalė yra gerokai ilgesnė, nei planetos susiformavimo). Taigi vandens egzistavimą kūnuose, esančiuose arčiau nei sniego linija, galima paaiškinti dviem būdais:

          1. Atnešė kometos/asteroidai, kurie susiformavo už sniego linijos, bet dėl įvairių perturbacijų judėjo elipsinėmis orbitomis;

          2. Pačios planetos susiformavusios pamigravo artyn žvaigždės.

          Antrasis būdas galbūt irgi galimas, bet man atrodo, kad mažos masės planetos migruoja lėčiau, nei masyvios, taigi jei Saulės sistemoje būtų vykusi reikšminga migracija, Jupiteris greičiausiai būtų išdaužęs visas mažąsias planetas lauk arba numetęs jas į Saulę.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *