Hat der Mond genug Wasser, damit Robert Zubrins Mars-Siedlungsplan funktioniert?

In Robert Zubrins "The Case for Mars" skizziert er einen Plan zur Besiedlung des Mars, indem er (unter anderem) Wasser findet und durch Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Dies liefert Kraftstoff für Fahrzeuge und Luft für die Besatzung zum Atmen. Kann ein ähnlicher Plan funktionieren, um den Mond zu besiedeln? Gibt es genug Ressourcen auf dem Mond, damit eine Siedlung autark ist? Gibt es genug Wasser auf dem Mond, damit dies lebensfähig ist?

Selbstversorgung ist ein unglaublich weit gefasster Begriff. Wir könnten argumentieren, dass es ja Wasser auf dem Mond gibt und dass es praktikable Wege gibt, um den erforderlichen Strom auf selbsttragende Weise zu produzieren, aber die eigentliche Frage ist, ob es Gebiete auf dem Mond gibt, die für beide lebensfähig wären die selbe Zeit.

Sie sehen, der wahrscheinlichste Ort, an dem Oberflächen- oder unterirdisches Wasser auf dem Mond existieren und für die Massenextraktion geeignet sein könnte, sind seine polaren, permanent dunklen Regionen. In der Tat hat das ISRO-Raumschiff Chandrayaan-1 (Indian Space Research Organization) Hinweise auf Wasser gefunden, das in oberirdischen Mondregolith-Mineralien in der südpolaren Mondregion eingeschlossen ist. Dieses Wasser stammt wahrscheinlich von Asteroiden- und Kometeneinschlägen, bettet es tief in den Mondkern ein und wird als freigesetzt magmatisches Wasser näher an der Oberfläche. Jedes frei geformte Wasser in anderen Regionen des Mondes, das Sonnenlicht und Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, würde direkt in seine Gasform sublimieren und mit der Ionisierung Wasserstoffatome verlieren, so dass Wasserstoff- und Sauerstoffatome möglicherweise noch in gewissem Maße in die Oberfläche eingebettet sind Schichtmineralien, Extraktion wäre dort wahrscheinlich zu aufwendig.

Aber wo immer Sie Ihre Wasserquelle finden würden, würden Sie immer noch viel Strom benötigen, um Ihre Extraktionsanlage mit Strom zu versorgen, später mithilfe von Elektrolyse molekulares Wasser in seine Atombestandteile zu trennen und es unter kryogenen Bedingungen zu ihren zweiatomigen Flüssigkeiten zu komprimieren Geeignet als Treibmittelkomponenten, zweiatomiger flüssiger Sauerstoff (oder LOX) als Oxidationsmittel und doppelt so viel molekulare Menge an zweiatomigem flüssigem Wasserstoff (oder LH2) wie Ihr Raketentreibstoff. Das Problem mit Elektrizität ist, dass Sie, wenn Sie nicht Ihre eigene und viel davon mitgebracht haben, um Ihre Anlagen mit Strom zu versorgen, wahrscheinlich Sonnenenergie verwenden oder das in Mondregolith eingebettete Helium-3 (oder ³ He) nutzen möchten. und versorgen Sie Ihren Helium-3-Fusionsreaktor der dritten Generation mit Strom. Siehe zum Beispiel meine Antwort aufWeltraumforschung darüber, wie das gemacht werden könnte.

Das Hauptproblem bei der Nutzung der Mondressourcen besteht daher vorerst darin, ausreichende und lebensfähig abbaubare Wasserressourcen zu finden, in denen es auch selbsttragende Möglichkeiten zur Erzeugung des erforderlichen Stroms gibt. Eine Option, die ich mir vorstellen kann, besteht darin, am stärksten dem Mondäquator der Sonne ausgesetzt zu bleiben und Deuterium- und Tritiumwasserstoffisotope sowie Helium-3 aus dem Regolith des Mondes zu extrahieren, die alle dort aus Coronal Mass Ejections (CME) eingebettet sind. Erforderlicher Sauerstoff könnte erzeugt werden, indem oxidierte Mineralien zerkleinert und mit Wasserstoffisotopen in ionisiertes Wasser geschwitzt werden, und Helium-3 könnte wie zuvor erwähnt verwendet werden, um eine Fusionsreaktion aufrechtzuerhalten, die die erforderliche Elektrizität erzeugt, um später Wassermoleküle in ihre Atome zu zerlegen von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse.

Wie viel dieser Wasserstoff- und Heliumisotope tatsächlich im Mondregolith eingebettet sind und wie lange diese Ablagerungen darin verbleiben und möglicherweise aufgrund der statischen Aufladung des Regolithen, der von der Sonnenstrahlung bombardiert wird, mindestens einige Zeit dort verbleiben, Dies ist jedoch eine ganz andere Frage, die wir derzeit noch nicht beantworten können. Die Untersuchung der Mond-Exosphäre und der Staubumgebung ist der einzige Zweck des LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), den wir gerade erst dort gestartet haben. Wir werden in ungefähr einem Jahr wissen, ob es in der Lage sein wird, schlüssige wissenschaftliche Beweise für diese Theorien zu liefern, die ich gerade erwähnt habe.

Darüber hinaus hat der Mars eine wesentlich größere Atmosphäre, die aus ~ 95% CO2 besteht (was einer der Hauptpunkte von Zubrin ist), während die Atmosphäre des Mondes im Vergleich dazu verblasst. Warum ist das wichtig? In Kombination mit der mitgebrachten Wasserstoffversorgung könnten Sie das CO2 mit H2 kombinieren, um Methan (CH4) zu erzeugen, das als Raketentreibstoff verwendet werden kann. Wasser kann auch produziert werden. Siehe die Sabatier-Reaktion .

Seite 60 in "Der Fall für Mars" spricht auch über die Vor- und Nachteile von CH4 / O2- und CO / O2-Treibmittelsystemen. Ersteres ist wirklich die bessere Alternative, wenn Wasserstoff verfügbar wäre. Wenn es um Siedlungen geht, ist die Erkundung eine entscheidende Funktion. Kraftstoff für Fahrzeuge kann auch über das atmosphärische CO2 des Mars bereitgestellt werden.