È stato a lungo un sogno avere un insediamento umano sulla Luna, ma in questa epoca di tagli al bilancio e piani indecisi per il futuro della NASA, una base lunare potrebbe sembrare troppo costosa e oltre la nostra portata. Tuttavia, il noto scienziato lunare Dr. Paul Spudis del Lunar and Planetary Institute e un collega, Tony Lavoie del Marshall Space Flight Center, hanno elaborato un piano per la costruzione di un insediamento lunare non solo economico ma sostenibile. Crea una base lunare insieme a un tipo di "ferrovia transcontinentale" nello spazio che apre lo spazio cislunar - l'area tra la Terra e la Luna - per lo sviluppo.
"L'obiettivo finale nello spazio è quello di poter andare ovunque, in qualsiasi momento con tutte le capacità di cui abbiamo bisogno", ha detto Spudis a Space Magazine. “Questo piano utilizza una presenza robotica e umana sulla Luna per utilizzare le risorse locali per creare un nuovo sistema spaziale. La chiave per farlo è adottare un approccio flessibile che sia incrementale e cumulativo. "
In poche parole, ciò che Spudis propone è di inviare robot sulla Luna che sono telecomandati dalla Terra per iniziare a estrarre l'acqua dai depositi polari per creare propellente. Il propellente sarebbe usato per alimentare un sistema di trasporto spaziale riutilizzabile tra la Terra e la Luna.
"La ragione per cui ciò è possibile è perché la Luna è vicina - sono solo tre round-light round trip per il segnale radio che arriva dalla Terra alla Luna", ha detto Spudis, "il che significa che puoi effettivamente controllare le macchine da remoto con gli operatori sulla Terra in realtà facendo le attività che un astronauta potrebbe fare sulla Luna. "
Il vantaggio qui è che gran parte dell'infrastruttura necessaria, come l'operazione di estrazione mineraria, gli impianti di lavorazione, lo sviluppo di stoccaggio per l'acqua e il propellente, viene creata prima ancora che le persone arrivino.
"Quindi quello che proviamo a fare è sviluppare un'architettura che ci consenta, in primo luogo, di fare questo in piccoli passi incrementali, con ogni passo che si basa sul successivo, e l'effetto netto è cumulativo nel tempo", ha detto Spudis. "E finalmente siamo in grado di portare le persone sulla Luna quando siamo pronti a farle vivere lì. Posizioniamo un avamposto - un habitat - che sarà pienamente operativo prima dell'arrivo dei primi umani. "
La quantità significativa di acqua che è stata trovata sulla Luna ai poli fa funzionare questo piano.
"Stimiamo che ci siano molte decine di miliardi di tonnellate di acqua su entrambi i poli", ha detto Spudis. "Quello che non sappiamo in dettaglio è esattamente quanta acqua viene distribuita in quale stato fisico si trova, ed è uno dei motivi per cui il primo passo nel nostro piano è quello di inviare i prospettori robotici lì per mappare i depositi e vedere come variano. "
L'acqua è una risorsa importante per l'uomo nello spazio: sostiene la vita per bere e cucinare, può essere scomposta in ossigeno per respirare e, combinando ossigeno e idrogeno in una cella a combustibile, è possibile generare elettricità. L'acqua è anche un ottimo materiale di schermatura che potrebbe proteggere le persone dalle radiazioni cosmiche, quindi l'habitat potrebbe essere “rivestito” di acqua.
Ma l'uso più importante dell'acqua è riuscire a creare un potente propellente chimico a razzo usando l'ossigeno e l'idrogeno e congelandoli in un liquido.
"La Luna ci offre quest'acqua non solo per sostenere la vita umana lì, ma anche per fare propellente a razzo per permetterci di rifornire di carburante il nostro veicolo spaziale sia sulla Luna che sullo spazio sopra la Luna."
In una serie di 17 missioni incrementali, una base umana sarebbe stata costruita, resa operativa e occupata. Inizia con la creazione di satelliti di comunicazione e navigazione attorno alla Luna per consentire operazioni di precisione per i sistemi robotici.
Il prossimo sarebbe inviare rover sulla Luna, forse una variante dei rover MER che stanno attualmente esplorando Marte, per cercare i posti migliori per l'acqua ai poli lunari. I poli forniscono anche aree di luce solare permanente per generare energia elettrica.
Successivamente, verranno inviate attrezzature più grandi per sperimentare lo scavo dei depositi di ghiaccio, lo scioglimento del ghiaccio e la conservazione dei prodotti. (Vedi il nostro precedente articolo sull'uso dei bulldozer sulla Luna).
"Ora, tutti questi sono concettualmente semplici, ma non li abbiamo mai fatti in pratica", ha detto Spudis, "quindi non sappiamo quanto sia difficile. Ma inviando le piccole missioni robotiche sulla Luna e praticandole tramite il controllo remoto dalla Terra, possiamo valutare quanto sia difficile - dove si trovano i chokepoints - e quali sono i modi più efficienti per arrivare a questi depositi ed estrarre un prodotto utilizzabile da loro."
Il prossimo passo è aumentare l'entità dello sforzo atterrando macchine robotiche più grandi che possono effettivamente iniziare a produrre prodotti su scala industriale in modo che un deposito di scorte possa essere accumulato sulla Luna per quando i primi umani umani torneranno sulla Luna.
Nel frattempo, verrebbe creato un sistema di trasporto costante tra Terra e Luna, con un altro sistema che va tra la Luna e l'orbita lunare, che apre ogni tipo di possibilità.
"L'analogia che mi piace fare è che è molto simile alla Transcontinental Railroad", ha detto Spudis. "Non abbiamo semplicemente costruito la Transcontinental Railroad dalla East Coast direttamente alla West Coast; lo abbiamo anche costruito per accedere a tutti i punti intermedi, che di conseguenza sono stati sviluppati anche economicamente. ”
Avendo un sistema in cui i veicoli vengono riforniti di carburante dalle risorse estratte sulla Luna, viene creato un sistema che accede abitualmente alla Luna e consente il ritorno sulla Terra, ma è possibile accedere anche a tutti gli altri punti in mezzo.
“Creiamo un sistema di trasporto che accede a tutti quei punti tra Terra e Luna. Il significato di ciò è che gran parte delle nostre risorse satellitari risiedono lì ", ha detto Spudis," per esempio i satelliti di comunicazione e i satelliti per il monitoraggio meteorologico risiedono in orbita geosincrona ((circa 36.000 km sopra l'equatore terrestre) e in questo momento non possiamo raggiungerlo dal basso Orbita terrestre. Se abbiamo un sistema che può andare regolarmente avanti e indietro sulla Luna, potremmo anche andare su queste orbite alte dove ci sono molte risorse commerciali e di sicurezza nazionale. "
Spudis ha aggiunto che un deposito di carburante potrebbe andare in varie posizioni, tra cui il punto L1 LaGrange che consentirebbe il volo spaziale oltre la Luna.
Quanto ci vorrà?
"Stimiamo di poter creare un intero avamposto lunare chiavi in mano sulla Luna entro circa 15-16 anni, con gli umani che arrivano circa 10 anni dopo le prime missioni robotiche", ha detto Spudis. “L'operazione di estrazione produrrebbe circa 150 tonnellate di acqua all'anno e circa 100 tonnellate di propellente.
E devono essere costruite nuove tecnologie o hardware?
"Non proprio", ha detto Spudis. “In effetti questo piano è possibile realizzare proprio ora con la tecnologia esistente. Non abbiamo "unobiniinium" o nessuna macchina magica speciale che deve essere costruita. Sono tutte esagerazioni molto semplici delle attrezzature esistenti e in molti casi è possibile utilizzare le attrezzature del patrimonio di missioni precedenti. "
E il costo?
Spudis stima che l'intero sistema potrebbe essere istituito per un costo aggregato inferiore a $ 88 miliardi, che sarebbe di circa $ 5 miliardi all'anno, con un finanziamento di picco di $ 6,65 miliardi a partire dall'anno 11. Questo costo totale include lo sviluppo di un 70 derivato da Shuttle Veicolo di lancio mT, due versioni di un veicolo di esplorazione dell'equipaggio (LEO e translunar), un lander riutilizzabile, depositi di propellenti cislunar e tutti gli asset di superficie robotizzati, nonché tutti i costi operativi di supporto alla missione per questa architettura.
"La parte migliore è che, poiché abbiamo suddiviso la nostra architettura in piccoli pezzi, ogni missione è in gran parte autonoma e una volta raggiunta la Luna interagisce e lavora con i pezzi che sono già lì", ha detto Spudis.
E il budget sarebbe flessibile.
"Siamo in grado di realizzare questo progetto a qualsiasi velocità consentita dalle risorse", ha affermato Spudis. “Quindi se hai un budget molto limitato con livelli di spesa molto bassi, puoi andare, vai molto più lentamente. Se hai più risorse disponibili, puoi aumentare la velocità e aumentare il tasso di collocazione degli asset sulla Luna e fare di più in un periodo di tempo più breve. Questa architettura ci riporta sulla Luna e crea capacità reali. Ma la variabile gratuita è la pianificazione, non i soldi. "
Tornare sulla Luna è importante, secondo Spudis, perché non solo possiamo usare le risorse lì, ma ci insegna come essere una civiltà spaziale.
"Andando sulla Luna possiamo imparare come estrarre ciò di cui abbiamo bisogno nello spazio da ciò che troviamo nello spazio", ha detto. “Fondamentalmente questa è un'abilità che ogni civiltà spaziale deve padroneggiare. Se riesci a imparare a farlo, hai un'abilità che ti permetterà di andare su Marte e oltre. "
Per ulteriori informazioni, consultare il sito Web di Spudis, SpudisLunarResources.com Ulteriori dettagli e grafici sono disponibili in questo documento pdf.
Ascolta un'intervista di Paul Spudis su questo argomento per il podcast 365 Days of Astronomy.
I blog di Paul Spudis su Once and Future Moon sul sito Web Smithonsian Air & Space.
