Välkommen tillbaka till vår pågående serie, "The Definitive Guide To Terraforming"! Vi fortsätter med en titt på månen och diskuterar hur den en dag skulle kunna göras lämplig för mänsklig bebyggelse.
Ända sedan rymdålderns början har forskare och futurister utforskat idén att omvandla andra världar för att tillgodose mänskliga behov. Denna process, känd som terformerande, kräver användning av miljöteknik för att förändra en planets eller månens temperatur, atmosfär, topografi eller ekologi (eller allt ovan) för att göra det mer "jordliknande". Som jordens närmaste himmelkropp har månen länge betraktats som en potentiell plats.
Allt sagt, kolonisering och / eller terraformning av månen skulle vara relativt lätt jämfört med andra kroppar. På grund av dess närhet skulle tiden det tar att transportera människor och utrustning till och från ytan reduceras avsevärt, liksom kostnaderna för att göra det. Dessutom innebär det närhet att utvinnade resurser och produkter som tillverkas på månen kan skickas till jorden på mycket kortare tid, och en turistindustri skulle också vara möjlig.
Lunar Colonization In Fiction:
Ämnet att etablera mänskliga bosättningar på månen är en av de mest populära häftklamrarna inom science fiction. Och medan den stora majoriteten av berättelserna involverar månens bosättningar byggda på ytan med tätade kupoler eller under ytan, finns det några exempel där månen själva görs till en miljö som är beboelig för människor.
Det tidigaste kända exemplet är kanske novellen “La Journée d’un Parisien au XXIe siècle ”(” En dag av en parisare på 2000-talet ”), skriven av den franska författaren Octave Béllard. Denna historia släpptes 1910 och innebär att en atmosfär gradvis skapas och vegetation anpassas för att förvandla månen till en fristad för hotade arter och mänskliga kolonister.
1936 kom den amerikanska författaren C.L. Moore skrev Förlorat paradis, en av flera romaner som äger rum i hennes ”Northwest Smith” universum, som centrerar på en rymdskepppilot och smugglar som bor i ett koloniserat solsystem. I denna roman presenterar hon månen som en gång fruktbar plats och beskriver hur den gradvis blev ett lufttört ödemark. 1945 släppte den brittiska romanförfattaren och akademikern C. S. Lewis Den fruktansvärda styrkan, där månen (Sulva) beskrivs som hem för en ras av extrema eugenikister.
Arthur C. Clarke skrev flera romaner och noveller som inkluderade månkolonier mellan 1950- och 1970-talet. 1955 skrev han Earthlight, där en månbosättning fångas i korsbranden när krig uppstår mellan Jorden och en allians mellan Mars och Venus. 1961 Ett fall av moondust publicerades, där en turistkryssare (Selene) sjunker i ett hav av måndamm.
1968, Clarkes seminalroman 2001: A Space Odyssey släpptes, varav en del sker på en koloniserad måne där en mystisk monolit finns (känd som Tycho Magnetic Anomaly, eller TMA-1). Rendezvous med Ramasom släpptes 1973, nämner också en koloniserad måne, som är en del av solsystemets spännande politet känd som United Planets.
Robert A. Heinlein skrev också mycket om mänsklig bosättning på månen. En av hans tidigaste var Rolling Stones (1952), som centrerar om en exceptionell familj (Stones) som bor på en fastställd måne, men väljer att lämna för att utforska solsystemet. 1966 släppte han den Hugo prisbelönta romanen Månen är en hård älskarinna, där en till stor del underjordisk månkoloni förser jorden med mat och mineraler.
Befolkningen, känd som "Lunies", är mestadels ättlingar till fångar (särskilt politiska fångar) som bor under en jordadministration. Med hjälp av en konstgjord intelligens, lanserar en grupp självständighetssökande en revolt och brottar sin oberoende från jorden. En tredje del, Katten som gick igenom murarna (1985) äger rum på en Free Luna flera år senare.
1988 släppte Kim Stanley Robinson The Lunatics, som handlar om en grupp förslavade gruvarbetare som tvingas arbeta under månens yta som startar ett uppror. Och i novellen “Byrd Land Six” (2010) beskriver den brittiska författaren Alastair Reynolds en månkoloni som är baserad kring gruvdrift av helium-3. Listan fortsätter med bokstavligen hundratals (om inte tusentals) exempel på människor som lever på månen i en nära och avlägsen framtid.
Studie av Lunar Settlement:
Under de senaste decennierna har många förslag gjorts för att bygga en koloni (eller kolonier) på månen. De flesta uppstod med tillkomsten av rymdåldern och Apollo-programmet. Och under senare år, med förslag om att återvända till månen fram till 2020-talet, har det förnyats intresset för att skapa en permanent bosättning. Men det finns några vetenskapliga förslag som föregick 1900-talet.
1638 skrev till exempel biskop John Wilkins - en engelsk präst, naturforskare och medlem av The Royal Society - En diskurs om en ny värld och en annan planet, där han förutspådde en mänsklig koloni på månen. Den berömda ryska raket- och astronautikforskaren Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935) - som först föreslog begreppet rymdshiss - föreslog också att en månbebyggelse skulle vara ett viktigt steg för att mänskligheten skulle bli en rymdfarande art.
På 1950- och 60-talet började förslag att snöboll med inrättandet av Apollo-programmet, där planer för att placera astronauter på månen naturligtvis ledde till idéer för att skapa permanenta baser och till och med bosättningar där. 1954 föreslog Arthur C. Clarke att en månbasis kunde skapas med hjälp av uppblåsbara moduler som sedan skulle täckas i måndamm för isolering.
Den första bosättningen skulle involvera astronauter som bygger iglo-liknande strukturer och en uppblåsbar radiomast, som skulle följas av upprättandet av en större, permanent kupol. Hans förslag krävde också luftrening tillhandahållen av ett algebaserat filter, en kärnreaktor för att tillhandahålla kraft och elektromagnetiska kanoner (dvs massförare) som sänker last och bränsle till interplanetära fartyg i rymden.
1959 publicerade John S. Rinehart - chef för gruvforskningslaboratoriet vid Colorado School of Mines - ett förslag med titeln "Grundläggande kriterier för månbyggnad" i Journal of the British Interplanetary Society. Detta koncept för en "flytande bas" bestod av en halvcylinder med halvkupor i båda ändarna och en mikrometeoroidsköld placerad ovanför basen. Detta koncept baserades på den då accepterade teorin om att det fanns hav av damm på månen som var upp till en och en halv kilometer (1 mi) djupt i vissa områden.
Flera planer framkom också under denna tid för militära installationer på månen. Dessa inkluderade Project Horizon (1959), en plan av den amerikanska armén för att bygga ett fästning på månen år 1967. Det amerikanska flygvapnet föreslog också Lunex-projektet 1961, som föreställde skapandet av en underjordisk flygvapenbas på månen av 1968.
1962 publicerade John DeNike (programchef för NASA: s avancerade program) och Stanley Zahn (teknisk chef för Lunar Basing Studies i Martin Company's Space Division) ett förslag med titeln "Lunar Basing". Deras koncept krävde en underjordisk bas som ligger vid havet av lugnet, som skulle förlita sig på kärnreaktorer för kraft och ett algebaserat luftfiltreringssystem.
På senare år har flera rymdbyråer tagit fram förslag för att bygga kolonier på månen. År 2006 tillkännagav Japan planer för en månbase fram till 2030. Ryssland lade fram ett liknande förslag 2007, som skulle byggas mellan 2027-32. 2007 föreslog Jim Burke från International Space University i Frankrike att skapa en Lunar Noah's Ark för att säkerställa att den mänskliga civilisationen skulle överleva en katastrofisk händelse.
I augusti 2014 träffade representanter från NASA med branschledarna för att diskutera kostnadseffektiva sätt att bygga en Lunar-bas i de polära regionerna år 2022. Under 2015 skisserade NASA ett koncept för månens bosättning som skulle lita på robotarbetare (känd som Trans -Formers) och heliostatser för att skapa en månbosättning runt Månens södra polära region. Och 2016 föreslog Johann-Dietrich Wörner, den nya chefen för ESA, en internationell by på månen som efterträdare för den internationella rymdstationen.
Potentiella metoder:
När det gäller terraformering av månen, liknar möjligheterna och utmaningarna nära Merkurius. Till att börja med har månen en atmosfär som är så tunn att den bara kan kallas en exosfär. Dessutom är de flyktiga elementen som är nödvändiga för livslängd brist på (dvs. väte, kväve och kol).
Dessa problem kan hanteras genom att fånga kometer som innehåller vatten och is flyktiga och krascha dem i ytan. Kometerna skulle sublimera och sprida dessa gaser och vattenånga för att skapa en atmosfär. Dessa påverkningar skulle också frigöra vatten som finns i månregolitten, som så småningom kan samlas på ytan för att bilda naturliga vattenmassor.
Överföringen av fart från dessa kometer skulle också få månen att rotera snabbare och påskynda dess rotation så att den inte längre skulle vara tidlåst. En måne som rusades upp för att rotera en gång på sin axel var 24 timmar skulle ha en jämn daglig cykel, vilket skulle göra kolonisering och anpassning till livet på månen lättare.
Det finns också möjligheten att paraterraforma delar av månen på ett sätt som skulle likna terraformera Merkuris polära region. I månens fall skulle detta ske i Shackleton-krateret, där forskare redan har funnit bevis på vattenis. Med hjälp av solspeglar och en kupol kunde denna krater förvandlas till ett mikroklimat där växter kunde odlas och en andningsfull atmosfär skapas.
Potentiella fördelar:
Jämfört med andra planeter och månar i solsystemet finns det flera fördelar med att kolonisera och terraforma månen. Det mest uppenbara är dess närhet till jorden. Jämfört med Mars, Venus, Mercury eller det yttre solsystemet skulle kostnaden och tiden det skulle ta att transportera människor och material till och från månen vara betydligt lägre.
Dessutom skulle bombardering av ytan med kometer kunna leverera både en atmosfär och det momentum som behövs för att snurra planeten upp till en jordliknande cykel. Jämfört med planetens som Mars och Venus skulle det också ta betydligt mindre kometer för att uppnå detta - uppskattningsvis 100 mot flera tusentals.
Närvaron av vattenis i Lunarjorden och de stora cachema runt den södra polära regionen skulle också möjliggöra skapande av ytvatten (när en växthuseffekt utlöste). Tillsammans med kometer som bombarderar ytan, kan detta göras genom att införa metan- och ammoniak-is, som kunde skördas från månens som Titan och Kuiper Belt. Att övervaka de terraformande ansträngningarna skulle också vara enklare tack vare Månens närhet och kräva mycket mindre infrastruktur.
Under tiden skulle kolonier på månen ge flera fördelar. Den lokala resursbasen skulle ge möjligheter till resursanvändning på plats, samt råvaror som behövs för uppdrag djupare i rymden. Till exempel, eftersom månen liknar sammansättningen som jorden, har den ett gott utbud av mineraler som kan brytas för användning tillbaka på jorden. Lunar regolit som skördats från ytan kan användas för att skapa strålningsskärmning och kupoluppsättningar på ytan.
Månens tillförsel av vattenis, som är särskilt riklig i den södra polära regionen, skulle också tjäna som en stadig vattenkälla för kolonister. Helium-3 kunde lätt skördas eftersom det finns rikligt i det övre skiktet av Månens regolit för användning i fusionsreaktorer, vilket ger en ren och stadig energiförsörjning både för månkolonier och jorden.
En månbas kan också fungera som en mellanlandning för uppdrag längre in i solsystemet. NASA har uppskattat att genom att skapa en månpost som skulle kunna använda lokalt vatten för att skapa vätebränsle, kan miljarder dollar sparas. En sådan utpost skulle också vara en iboende infrastruktur när det gäller montering av bemannade uppdrag till Mars och för byggandet av en Martian-bosättning.
Månens lägre tyngdkraft och utrymningshastighet innebär också att uppdrag som lanseras från månen kräver mycket mindre drivmedel för att nå rymden. Samma fördel skulle möjliggöra konstruktion av en massförare, en månhiss eller andra projekt som anses vara för dyra eller utmanande att bygga på jorden. En sådan struktur skulle sänka kostnaderna för rörliga material och satelliter (som rymdbaserad solkraftsuppsättning) ännu billigare.
Till sist, men inte minst, skapandet av en månbebyggelse kan också ge värdefull information, särskilt om de långsiktiga effekterna av att leva i en miljö med lägre tyngdkraft. Denna information skulle visa sig vara användbar vid upprättandet av en permanent bas på Mars eller andra solsystemkroppar där yttyngden är mindre än 1 g.
Förekomsten av stabila månen lava rör som är tillräckligt stora för att hysa hela städer är också en fördel. Dessa underjordiska miljöer skulle kunna pressas för att skapa en andningsbar atmosfär och skulle ge naturlig skärmning mot solstrålning.
Potentiella utmaningar:
Terraforming av månen är också full av sin andel utmaningar. För det första skulle skörd av kometer och / eller is från det yttre solsystemet kräva infrastruktur som ännu inte finns och som skulle vara mycket dyr att skapa. I grund och botten skulle hundratals rymdskepp behöva för att ta bort alla resurser, och de måste vara utrustade med drivsystem som kan göra resan på kort tid (som inte finns ännu).
Medan det är känt att långa tidsperioder i mikrogravitationsmiljöer orsakar muskeldegeneration och förlust av bentäthet, är det oklart vilken effekt lågvikt skulle ha för permanenta invånare och barn födda i sådana miljöer. Det har föreslagits att markväxter och djur kan vara genetiskt konstruerade för att leva i månmiljön, men det är oklart om detta skulle vara framgångsrikt eller inte.
Och naturligtvis skulle kostnaden för allt detta vara astronomisk och kräva ett multinationellt åtagande med tanke på hur mycket tid som krävs för att konvertera Månens ekologi. Som sådan är det osannolikt att några åtaganden som gjorts av en regering eller internationellt organ skulle kunna upprätthållas mellan en generation och nästa.
För en ytkoloni finns det också många utmaningar. De långa månkvällarna (354 timmar långa) skulle innebära att förlusten på solenergi hindras på någon annan plats än de polära regionerna. Dessutom skulle de betydande variationerna i temperatur vara något som kolonier måste byggas för att motstå. Solstrålning skulle också vara ett problem i varje bosättning som ligger på ytan.
Bristen på en atmosfär ökar chanserna för att ytan slås av kometer och exponering för Solar Flares. Månen passerar också periodvis genom jordens magnetögla, vilket skapar ett plasmablad som piskar över ytan. På den ljusa sidan orsakar bombardemang med elektroner frigörandet av UV-fotoner och en uppbyggnad av en negativ laddning på den mörka sidan. Detta kan vara farligt för alla bosättningar på ytan.
Som nämnts kan några av dessa problem lösas genom att bygga bosättningar under ytan. Men förutsatt att dessa bosättningar var beroende av solkraft, skulle de behöva byggas nära de polära regionerna för att dra fördel av det nära eviga ljuset i dessa regioner. Alternativet skulle vara att bygga fusionsreaktorer som kan använda lokalt framställda helium-3. Och även här skulle kostnaden och tiden som behövs för att bygga en sådan bosättning vara mycket hög.
Återigen tvingas vi fråga varför, med tanke på alla utmaningar, bör ett sådant åtagande göras? När det gäller månen är svaret ganska enkelt. I detta fall kan terraformering och kolonisering göras billigare, enklare och på mycket kortare tid. Dessutom är fördelarna med att ha en mänsklig närvaro på månen många och inkluderar några ganska lukrativa aspekter som helium-3-skörd, månbrytning, månens soloperationer och till och med skapandet av en måns turistindustri.
Men kanske viktigast av allt kan en mänsklig närvaro på månen (som vi vill kalla Luna om och när en finns) lätt tjäna som ett steg för att skapa en mänsklig närvaro på Mars, Venus och på andra håll i solsystemet. Med anläggningar på plats för att ge tankning, återleverans och reparationer skulle kostnaderna för att skicka fartyg djupare i rymden sänkas dramatiskt.
Ytterligare ett steg i strävan att göra mänskligheten till en interplanetär - och kanske till och med interstellär - ras!
Vi har skrivit många intressanta artiklar om terraforming här på Space Magazine. Här är den definitiva guiden för terraforming, ska vi terrraformera mars?, Hur gör vi terraform Mars, hur gör vi terraformer Venus ?, och studentteamet vill terraformera mars med Cyanobacteria.
Se också till att kolla in Ja, det finns vatten på månen och vatten på månen blåste in av solvind.
Vi har också fått artiklar som utforskar den mer radikala sidan av terraforming, som Could We Terraform Jupiter ?, Could We Terraform The Sun ?, och Could We Terraform A Black Hole?
Mer information finns i NASA: s månkolonisering - Energi och kraft och liv på månen.
