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

Selbstversorgung ist ein unglaublich weit gefasster Begriff. Wir könnten argumentieren, dass es Wasser auf dem Mond gibt und dass es praktikable Möglichkeiten gibt, den erforderlichen Strom auf autarke Weise zu produzieren, aber die eigentliche Frage ist, gibt es Gebiete auf dem Mond, die für beides praktikabel wären die selbe Zeit.

Sie sehen, der wahrscheinlichste Ort, an dem Oberflächen- oder nahes unterirdisches Wasser auf dem Mond existieren und für eine Massenextraktion geeignet sein könnte, sind seine polaren, dauerhaft dunklen Regionen. Tatsächlich hat die Raumsonde Chandrayaan-1 der ISRO (Indian Space Research Organisation) Beweise für Wasser entdeckt, das in Regolithmineralien der Mondoberfläche in der Südpolregion des Mondes eingeschlossen ist, Wasser, das wahrscheinlich von Asteroiden- und Kometeneinschlägen stammt, die es tief in den Mondkern einbetten und als freisetzen magmatisches Wasser näher an der Oberfläche. Jegliches Wasser in freier Form in anderen Regionen des Mondes, die Sonnenlicht und Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, würde direkt in seine Gasform sublimieren und durch Ionisation Wasserstoffatome verlieren, während Wasserstoff- und Sauerstoffatome möglicherweise noch in gewissem Maße in die Oberfläche eingebettet vorhanden sind Schichtmineralien wäre dort die Gewinnung wahrscheinlich zu aufwendig.

Aber wo auch immer Sie Ihre Wasserquelle finden würden, Sie würden immer noch viel Strom benötigen, um Ihre Extraktionsanlage anzutreiben, später Elektrolyse zu verwenden, um molekulares Wasser in seine konstituierenden Atome zu zerlegen und es unter kryogenen Bedingungen zu seinen zweiatomigen Flüssigkeiten zu komprimieren, die es sind geeignet als Treibmittelkomponenten, zweiatomiger flüssiger Sauerstoff (oder LOX) als Ihr Oxidationsmittel und die doppelte molekulare Menge an zweiatomigem flüssigem Wasserstoff (oder LH2) als Ihr Raketentreibstoff. Das Problem mit Elektrizität ist, dass Sie, wenn Sie nicht Ihre eigene und eine große Menge davon mitgebracht haben, um Ihre Pflanzen mit Strom zu versorgen, wahrscheinlich Solarenergie verwenden oder das im Mondregolith eingebettete Helium-3 (oder ³ He) nutzen möchten. und treiben Sie Ihren Helium-3-Fusionsreaktor der dritten Generation an. Siehe zum Beispiel diese Antwort von mir aufWeltraumforschung , wie das gemacht werden könnte.

Das Hauptproblem bei der Ausbeutung der Mondressourcen bleibt also vorerst, ausreichende und rentable abbaubare Wasserressourcen zu finden, bei denen es auch autarke Möglichkeiten gibt, den erforderlichen Strom zu erzeugen. Eine Option, die mir einfällt, ist, auf dem der Sonne am stärksten ausgesetzten Mondäquator zu bleiben und Deuterium- und Tritium-Wasserstoffisotope sowie Helium-3 aus Mondregolith zu extrahieren, die alle dort von Coronal Mass Ejections (CME) eingebettet sind. Der erforderliche Sauerstoff könnte durch Zerkleinern oxidierter Mineralien und durch Schwitzenlassen in Gegenwart von Wasserstoffisotopen zu ionisiertem Wasser erzeugt werden, und Helium-3 könnte wie zuvor erwähnt verwendet werden, um eine Fusionsreaktion aufrechtzuerhalten, die die erforderliche Elektrizität erzeugt, um später Wassermoleküle in ihre konstituierenden Atome zu zerlegen von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse.

Wie viele dieser Wasserstoff- und Heliumisotope sind tatsächlich in den Mond-Regolith eingebettet und wie lange bleiben diese Ablagerungen darin bestehen, möglicherweise bleiben sie dort für mindestens einige Zeit aufgrund der statischen Aufladung des Regoliths, wenn er von der Sonnenstrahlung bombardiert wird, dies ist jedoch eine ganz andere Frage, die wir derzeit noch nicht beantworten können. Die Erforschung der Mond-Exosphäre und der Staubumgebung ist der einzige Zweck des LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), den wir dort gerade erst gestartet haben. In etwa einem Jahr werden wir 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 viel substanziellere Atmosphäre, die aus ~95% CO2 besteht (was einer der wichtigsten Punkte ist, die Zubrin anführt), während die Atmosphäre des Mondes im Vergleich dazu verblasst. Warum ist das wichtig? Kombiniert mit dem mitgebrachten Wasserstoffvorrat könnte man das CO2 mit H2 zu Methan (CH4) kombinieren, das als Raketentreibstoff verwendet werden kann; Auch Wasser kann produziert werden. Siehe die Sabatier-Reaktion .

Seite 60 in "The case for mars" spricht auch über die Vor- und Nachteile von CH4/O2- und CO/O2-Treibstoffsystemen, ersteres ist wirklich die bessere Alternative, wenn Wasserstoff verfügbar wäre. Auch wenn es um Siedlungen geht, ist die Erkundung eine entscheidende Funktion. Kraftstoff für Fahrzeuge kann auch durch die Verwendung des atmosphärischen CO2 des Mars bereitgestellt werden.