Bentornati alla nostra serie sulla colonizzazione del sistema solare! Oggi diamo uno sguardo al vicino celeste più vicino alla Terra. Esatto, stiamo dando un'occhiata alla Luna!
È probabile che ne abbiamo sentito parlare più di una volta durante la nostra vita e abbiamo anche dei nostri pensieri sull'argomento. Ma per le agenzie spaziali di tutto il mondo, i futuristi e le compagnie aerospaziali private, l'idea di colonizzare la Luna non è una questione di "se", ma di "quando" e "come". Per alcuni, stabilire una presenza umana permanente sulla Luna è una questione di destino, mentre per altri è una questione di sopravvivenza.
Non sorprende che i piani per stabilire un insediamento umano precedano sia lo sbarco sulla luna sia la corsa allo spazio. Negli ultimi decenni, molti di questi piani sono stati rispolverati e aggiornati grazie ai piani per una rinnovata era di esplorazione lunare. Quindi cosa ci vorrebbe per stabilire una presenza umana permanente sulla Luna, quando potrebbe accadere e siamo all'altezza di quella sfida?
Ancor prima che venissero fatte proposte per le colonie lunari, l'idea dell'umanità che viveva sulla Luna fu esplorata ampiamente nella finzione, con esempi che risalgono a più di un secolo fa. Inoltre, all'inizio del XX secolo, vi furono considerevoli speculazioni sul fatto che la Luna potesse essere già abitata da forme di vita indigene (proprio come si credeva su Marte).
Esempi in Fiction:
Tra il 1940 e il 1960, l'autore di fantascienza Robert A. Heinlein scrisse ampiamente sui primi viaggi e sull'eventuale colonizzazione della Luna. Tra questi c'erano diversi racconti degli anni '40 che descrivono come sarebbe la vita negli insediamenti di "Luna" (il nome comunemente usato da Heinlein per descrivere una Luna colonizzata.
Nel 1966, Heinlein pubblicò il romanzo vincitore del premio Hugo, La luna è un'amante dura, che racconta la storia dei discendenti di una colonia penale lunare in lotta per l'indipendenza dalla Terra. Questa storia ha ricevuto ampi consensi per il modo in cui ha combinato il commento politico a questioni come l'esplorazione dello spazio, la sostenibilità e l'intelligenza artificiale. È stato anche in questo lavoro che Heinlein ha coniato il termine "TANSTAAFL", acronimo di "Non esiste una cosa come un pranzo libero".
Nel 1985, Heinlein ha rilasciato Il gatto che cammina attraverso i muri, dove gran parte del libro si svolge su una Luna libera dopo che ha vinto la sua lotta per l'indipendenza e include personaggi di alcuni dei suoi lavori precedenti.
La colonizzazione lunare fu anche esplorata nella finzione dal defunto e grande Arthur C. Clarke. Questo includeva il racconto Earthlight (1955), dove si trova un insediamento sulla Luna nel mezzo di una guerra tra la Terra e un'alleanza tra Marte e Venere. Questo è stato seguito da A Fall of Moondust (1961), che presenta una nave lunare piena di turisti che affondano in un mare di Moondust.
Nel 1968, Clarke ha collaborato con il regista Stanley Kubrick per creare il film di fantascienza 2001: Odissea nello spazio, dove parte della trama si svolge in una colonia lunare americana che viene messa in quarantena dopo che un oggetto di origine aliena è stato trovato nelle vicinanze. Clarke ha approfondito questo aspetto nella versione del romanzo pubblicata nello stesso anno. Una colonia lunare è menzionata anche nel romanzo di Clarke Nebula e vincitore del premio Hugo Appuntamento con Rama (1973).
La compagna di fantascienza Ursula K. Le Guin include anche una colonia lunare nel suo romanzo del 1971 Il tornio del cielo, che ha vinto il Locus Award come miglior romanzo nel 1972 ed è stato adattato per due volte al cinema (1980 e 2002). In una realtà alternativa, le basi lunari vengono stabilite nel 2002 e quindi attaccate da una specie aliena ostile di Aldebaran (che in un'altra realtà è benigna).
Nel 1973, il compianto e grande Isaac Asimov pubblicò il romanzo Gli dei stessi dove la terza sezione si svolge in un insediamento lunare all'inizio del 22 ° secolo.The Lunatics (1988) di Kim Stanley Robinson (autore del Marte Rosso trilogia, 2312 e Aurora) si concentra su un gruppo di minatori schiavi costretti a lavorare sotto la superficie lunare per lanciare una ribellione.
Il racconto del 1995 "Byrd Land Six" di Alastair Reynolds menziona una colonia lunare con un'economia incentrata sull'estrazione dell'elio-3. Nel 1998, Ben Bova ha rilasciato Alba lunare e Moonwar, due romanzi incentrati su una base lunare stabilita da una società americana e che alla fine si ribella alla Terra. Questi fanno parte della sua serie "Grand Tour" che si occupa collettivamente della colonizzazione del Sistema Solare.
Nel 2017, Andy Weir (autore di Il marziano) rilasciato Artemis, un romanzo ambientato in una città lunare la cui economia è costruita attorno al turismo lunare. Una notevole attenzione viene data ai dettagli della vita quotidiana sulla Luna, che comprende le descrizioni di una centrale nucleare, una fonderia di alluminio e un impianto di produzione di ossigeno.
Proposte:
Il primo esempio registrato di esseri umani che vivono sulla Luna fu realizzato nel 17 ° secolo dal vescovo John Wilkins. Nel suo Un discorso su un nuovo mondo e un altro pianeta (1638), predisse che un giorno gli umani avrebbero imparato a dominare il volo e stabilire una colonia lunare. Tuttavia, proposte dettagliate e scientificamente fondate non sarebbero arrivate fino al 20 ° secolo.
Nel 1901, scrisse H.G. Wells I primi uomini sulla luna, che racconta la storia degli abitanti lunari nativi (seleniti) e include elementi di vera scienza. Nel 1920, Konstantin Tsiolkovsky (salutato da molti come il "padre dell'astronautica e del rocketry") scrisse il romanzo Fuori dalla Terra. Questo romanzo racconta la storia degli umani che colonizzano il Sistema Solare e descrive in dettaglio come sarebbe la vita nello spazio.
Con l'inizio della Space Race negli anni '50, una serie di concetti e progetti sono stati suggeriti da scienziati, ingegneri e architetti. Nel 1954, Arthur C. Clarke propose la creazione di una base lunare composta da moduli gonfiabili coperti di polvere lunare per l'isolamento. Le comunicazioni sarebbero mantenute con gli astronauti sul campo usando un albero radio gonfiabile.
Nel corso del tempo, sarebbe stata costruita una cupola più grande e permanente che si basava su un purificatore d'aria a base di alghe, un reattore nucleare per energia e cannoni elettromagnetici per lanciare merci e carburante per le navi nello spazio. Clarke avrebbe approfondito ulteriormente questa proposta con il suo racconto del 1955 Earthlight.
Nel 1959, l'esercito americano lanciò uno studio
Nel 1959, John S. Rinehart - allora direttore del Mining Research Laboratory della Colorado School of Mines - suggerì una struttura lunare che poteva "[galleggiare] in un oceano stazionario di polvere". Ciò fu in risposta alla teoria allora popolare secondo cui c'erano oceani di regolite che si trovavano a 1,5 km (un miglio) di profondità sulla Luna.
Questo concetto è stato delineato nello studio di Rinehart, "Criteri di base per la costruzione della luna", nel Rivista della British Interplanetary Society, dove descrisse una "base galleggiante" costituita da un semicilindro con semicupole ad entrambe le estremità e uno scudo micrometeoroide posto sopra.
Nel 1961, lo stesso anno in cui il presidente Kennedy annunciò il programma Apollo, la US Air Force pubblicò un rapporto segreto basato sulla precedente valutazione di una base militare lunare fatta dall'esercito americano. Conosciuto come il Progetto Lunex, il piano prevedeva un atterraggio lunare dell'equipaggio che alla fine avrebbe portato a una base aeronautica sotterranea sulla Luna entro il 1968.
Nel 1962, John DeNike (il Program Manager dei programmi avanzati della NASA) e Stanley Zahn (Direttore tecnico degli studi sulla base lunare nella divisione spaziale della Martin Company) pubblicarono uno studio intitolato "Basi lunari". Il loro concetto prevedeva una base sotterranea situata nel Mare della Tranquillità, il futuro sito di sbarco del Apollo 11 missione.
Come la proposta di Clarke, questa base si affiderebbe ai reattori nucleari per l'alimentazione e ad un sistema di filtrazione dell'aria a base di alghe. La base sarebbe composta da 30 moduli di habitat suddivisi tra sette aree abitative, otto aree operative e 15 aree logistiche. la base complessiva misurerebbe 1300 m² (14.000 ft²) di dimensioni in grado di ospitare 21 membri dell'equipaggio.
Durante gli anni '60, la NASA ha prodotto numerosi studi che sostenevano la creazione di habitat ispirati all'architettura della missione del Programma Apollo (in particolare, il Saturno V razzo e suoi derivati). Questi piani prevedevano che i moduli delle stazioni spaziali fossero posizionati sulla superficie lunare e che usassero progetti e tecnologie esistenti per ridurre i costi e garantire l'affidabilità.
Nel 1963, durante il 13 Atti del Colloquio sull'esplorazione lunare e planetaria, William Sims ha prodotto uno studio intitolato "Architecture of the Lunar Base". Il suo progetto prevedeva la creazione di un habitat sotto la parete di un cratere da impatto con un campo di atterraggio vicino per veicoli spaziali. L'habitat sarebbe alto tre piani con l'alto
Queste finestre permetterebbero anche alla luce di entrare nell'habitat e sarebbero isolate con serbatoi d'acqua per la radioprotezione. La potenza doveva essere fornita dai reattori nucleari mentre sezioni dell'habitat sarebbero state dedicate a fornire spazi per uffici, officine, laboratori, aree di vita e una fattoria per produrre il più possibile il cibo dell'equipaggio.
Ma forse il progetto più influente dell'era Apollo fu il "Lunar Base Synthesis Study" su due volumi, completato nel 1971 dalla società aerospaziale North American Rockwell. Lo studio ha prodotto un progetto concettuale per una serie di basi lunari di superficie (LSB) che sono state derivate da uno studio correlato per una stazione lunare in orbita.
Negli anni più recenti, diverse agenzie spaziali hanno disegnato proposte per costruire colonie sulla Luna. Nel 2006, il Giappone ha annunciato i piani per una base lunare entro il 2030. La Russia ha presentato una proposta simile nel 2007, che sarebbe stata costruita tra il 2027-32. Nel 2007, Jim Burke dell'Università spaziale internazionale in Francia ha proposto di creare un'arca lunare di Noè per garantire che la civiltà umana sopravvivesse a un evento catastrofico.
Nell'agosto del 2014, i rappresentanti della NASA si sono incontrati con i leader del settore per discutere dei modi economici per costruire una base lunare nelle regioni polari entro il 2022. Nel 2015, la NASA ha delineato un concetto di insediamento lunare che si baserebbe su lavoratori robotici (noto come Trans -Formers) ed eliostati per creare un insediamento lunare intorno alla regione polare meridionale della Luna.
Nel 2016, il capo dell'ESA Johann-Dietrich Wörner ha proposto la creazione di un villaggio internazionale sulla Luna come successore della stazione spaziale internazionale. La creazione di questo villaggio si baserebbe sulle stesse partnership inter-agenzie della ISS, nonché sulle partnership tra governi e interessi privati.
Sfide:
Inutile dire che la creazione di una colonia lunare sarebbe un impegno enorme in termini di tempo, risorse ed energia. Mentre lo sviluppo di missili riutilizzabili e altre misure stanno riducendo i costi dei singoli lanci, l'invio di payload sulla Luna è ancora un'impresa molto costosa, specialmente dove sarebbero richiesti più lanci pesanti.
C'è anche la questione dei molti pericoli naturali che derivano dal vivere su un corpo come la Luna. Questi includono estremi di temperatura, in cui il lato esposto al sole presenta massimi di 117 ° C (242 ° F), mentre il lato oscuro presenta bassi di -43 ° C (-46 ° F). Gran parte della superficie lunare è anche esposta agli impatti di meteoroidi e micrometeoroidi.
La Luna ha anche un'atmosfera tenue, praticamente sotto vuoto. Questo è uno dei motivi per cui la Luna attraversa tali estremi di temperatura e perché la superficie è contrassegnata da impatti (cioè non c'è atmosfera in cui le meteore si brucino). Significa anche che qualsiasi insediamento dovrà essere ermetico, pressurizzato e isolato contro l'ambiente esterno.
La mancanza di un'atmosfera (oltre che di una magnetosfera) significa anche che la superficie è esposta a una radiazione molto maggiore di quella a cui siamo abituati qui sulla Terra. Ciò include la radiazione solare, che peggiora molto durante un evento solare, e i raggi cosmici.
Metodi possibili:
Dall'inizio dell'era spaziale, sono state fatte più proposte su come e dove costruire una colonia lunare. Il dove è di particolare importanza poiché qualsiasi soluzione dovrà fornire un certo grado di protezione dagli elementi. Come dice il proverbio, le tre considerazioni più importanti nel settore immobiliare sono: "posizione, posizione e posizione".
Per questo motivo, nel corso degli anni sono state avanzate più proposte per costruire habitat lunari in luoghi che consentirebbero protezione e / o contenimento naturali. Attualmente, il più popolare di questi è il Bacino di Aitken del Polo Sud, una vasta regione di impatto intorno alla regione polare meridionale della Luna che è pesantemente craterizzata.
Una delle principali attrattive di questa regione è il fatto che è permanentemente in ombra, il che significa che ha temperature molto più stabili. Inoltre, molteplici missioni hanno confermato la presenza di ghiaccio d'acqua nella regione, che potrebbe essere raccolta per ricavare qualsiasi cosa dall'idrogeno (o
Oltre a ciò, qualsiasi tentativo di colonizzare la Luna dovrà sfruttare tecnologie come la produzione additiva (ovvero la stampa 3D), i lavoratori dei robot e la telepresenza. La base (o le basi) dovrà anche essere fabbricata e fornita il più possibile utilizzando risorse locali, un metodo noto come utilizzo delle risorse in situ (ISRU).
La NASA e l'ESA hanno esplorato il concetto per molti anni ed entrambi hanno prodotto i propri metodi per trasformare la regolite lunare e altre risorse in materiali utilizzabili. Ad esempio, dal 2013, l'ESA collabora con lo studio di progettazione architettonica Foster + Partners per progettare il loro International Moon Village.
Il loro metodo proposto per costruire questa base consiste nel posizionare strutture gonfiabili sulla superficie che sarebbero quindi coperte con una forma di calcestruzzo costituito da regolite lunare, ossido di magnesio e un sale legante. La NASA ha proposto un metodo simile che richiede ai lavoratori robotici di utilizzare la regolite "sinterizzata" su basi di stampa 3D. Consiste nel fondere la regolite bombardandola con microonde, quindi stampandola come una ceramica fusa.
Altre idee riguardano la costruzione di habitat nel terreno e un livello superiore che fornisca l'accesso alla superficie e permetta alla luce naturale di entrare. C'è persino la proposta di costruire insediamenti lunari all'interno di tubi di lava stabili, che non
C'è persino la proposta di una base lunare a solenoide che fornisca la propria schermatura contro le radiazioni. Questo concetto è stato presentato dall'ingegnere civile Marco Peroni al AIAA Space and Astronautics Forum ed Exposition 2017 ed è costituito da cupole trasparenti racchiuse da un toro di cavi ad alta tensione. Questo toro fornirebbe una schermatura magnetica attiva contro le radiazioni e consentirebbe la costruzione di insediamenti ovunque sulla superficie.
L'abbondanza di ghiaccio attorno alle regioni polari fornirà ai coloni una fonte costante di acqua per bere, irrigare e potrebbe persino essere processata per produrre carburante e ossigeno respirabile. Sarà necessario un rigoroso regime di riciclaggio per garantire che i rifiuti siano ridotti al minimo
Questi servizi igienici di compostaggio potrebbero essere combinati con la regolite lunare per creare terreno in crescita, che potrebbe quindi essere irrigato utilizzando acqua raccolta localmente. Ciò sarebbe essenziale visto che i coloni lunari avrebbero bisogno di coltivare gran parte del proprio cibo per ridurre il numero di spedizioni che avrebbero dovuto essere inviate dalla Terra su base regolare.
L'acqua lunare potrebbe anche essere utilizzata come fonte di energia se le colonie sono dotate di batterie per elettrolisi (dove le molecole d'acqua vengono suddivise in idrogeno e ossigeno e l'idrogeno viene bruciato). Altre fonti di energia potrebbero includere array solari, che potrebbero essere costruiti attorno ai bordi dei crateri e canalizzare l'energia verso gli insediamenti al loro interno.
L'energia solare basata sullo spazio sarebbe anche in grado di fornire energia abbondante agli insediamenti in tutto il paesaggio lunare. I reattori nucleari sono un'altra opzione, così come i reattori a fusione (tokamak). Quest'ultima opzione è particolarmente interessante dato che l'elio-3 (una fonte di energia per i reattori a fusione) è più abbondante sulla superficie lunare che sulla Terra.
Potenziali vantaggi:
Ad essere onesti, stabilire una colonia su uno qualsiasi dei corpi celesti nel nostro Sistema Solare ha alcuni seri benefici potenziali. Ma avere una colonia sul corpo celeste più vicino alla Terra sarebbe particolarmente utile. Non solo saremmo in grado di condurre ricerche, estrarre risorse e raccogliere i benefici delle nuove tecnologie, avere una base sulla Luna faciliterebbe le missioni e gli sforzi di colonizzazione su altri pianeti e lune.
Per dirla semplicemente, una colonia sulla Luna potrebbe fungere da trampolino di lancio verso Marte, Venere, la Cintura degli asteroidi e oltre. Avendo infrastrutture sulla superficie della Luna e in orbita - che potrebbero rifornire di carburante e riparare veicoli spaziali che si dirigono più lontano nel Sistema Solare - potremmo ridurre i costi delle missioni nello spazio profondo.
Questo è uno dei motivi per cui la NASA sta pianificando di stabilire una stazione spaziale in orbita attorno alla Luna - Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), alias. il Lunar Gateway, precedentemente noto come Deep Space Gateway. È anche uno dei motivi per cui l'ESA vuole costruire il suo Moon Village con partner internazionali. La Cina e la Russia stanno anche contemplando la propria superficie o avamposti orbitali per questo preciso motivo.
Anche la ricerca lunare sarebbe altamente redditizia. Studiando gli effetti della bassa gravità sul corpo umano, gli astronauti saranno meglio preparati ad affrontare gli effetti di viaggi nello spazio di lunga durata, missioni su Marte e altri corpi in cui la bassa g è una realtà. Questi studi potrebbero anche aiutare a spianare la strada alla creazione di colonie su questi corpi.
Il lato opposto della Luna offre anche serie opportunità per tutti i tipi di astronomia. Dal momento che si trova di fronte alla Terra, il lato più lontano della Luna è libero da interferenze radio, rendendolo una posizione privilegiata per i radiotelescopi. Poiché la Luna non ha atmosfera, anche gli array di telescopi ottici - come il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO in Cile - sarebbero privi di interferenze.
E poi hai interferometri come LIGO e Event Horizon Telescope (EHT) che sarebbero in grado di cercare onde gravitazionali e buche nere di immagini con maggiore efficacia. Potrebbero anche essere condotti studi geologici che rivelerebbero molto di più sulla Luna e sulla formazione del sistema Terra-Luna.
L'abbondanza di risorse sulla Luna, come l'elio-3 e vari metalli preziosi e delle terre rare, potrebbe anche consentire un'economia delle esportazioni. Ciò sarebbe aiutato dal fatto che la Luna ha una velocità di fuga molto più bassa della Terra - 2,38 km / s (1,5
Ma, naturalmente, nessuna economia lunare sarebbe completa senza il turismo lunare. Una colonia in superficie, oltre alle infrastrutture in orbita, renderebbe regolari le visite alla Luna sia redditizie che persino redditizie. Non è difficile immaginare che ciò potrebbe portare alla creazione di tutti i tipi di attività ricreative, che vanno dai resort e casinò ai musei e spedizioni in tutta la superficie.
Con il giusto tipo di impegno in termini di risorse, denaro e lavoro - per non parlare di alcune anime seriamente avventurose! - potrebbero esserci cose come Selenians un giorno (o come Heinlein le chiamava "Loonies").
Abbiamo scritto molti articoli sulla colonizzazione lunare qui su Space Magazine. Ecco il piano di Paul Spudis per una base lunare sostenibile e conveniente, perché prima colonizzare la luna?
Per ulteriori informazioni, dai un'occhiata alla nostra serie in quattro parti, "Costruire una base lunare":
- Costruire una base lunare: parte 1 - Sfide e pericoli
- Costruire una base lunare: parte 2 - Concetti dell'habitat
- Costruire una base lunare: parte 3 - Progettazione strutturale
- Building Moon Base: Part 4 - Infrastrutture e trasporti
Per uno sguardo a come potrebbe essere la vita e il lavoro sulla Luna, dai un'occhiata a Che cos'è l'estrazione della luna ?, e questo è importante! Gli studenti stanno scoprendo come preparare la birra sulla luna.
Astronomia Cast ha anche alcuni episodi incantevoli sull'argomento. Ecco l'episodio 115: The Moon, Part 3: Return to the Moon.
fonti:
- NASA - Moon's Earth
- NASA - Moon to Mars
- NASA - Cos'è Artemis?
- Wikipedia - Colonizzazione della luna
- ESA - Costruzione di una base lunare con stampa 3D
- PSRD - Estrazione di Luna, Marte e Asteroidi
- PSRD - Cosmochimica ed esplorazione umana
- NASA - Studio di sintesi di base lunare - Vol. Io e Vol. II
- LPI - Basi lunari e attività spaziali del 21 ° secolo
- Astronomia - Moon Village: il primo passo dell'umanità verso una colonia lunare?
