WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
ZNACZENIE DLA CZŁOWIEKA
CO KSIĘŻYC WNOSI DLA CZŁOWIEKA I CO MOŻE WNIEŚĆ W PRZYSZŁOŚCI?
Omawiając problem tzw. pożytków z Księżyca, zacząć należy od tego, że jest i był on niezbędny dla powstania i utrzymania się życia biologicznego na Ziemi. Chodzi tu o stabilizację osi Ziemi (wywoływanie dogodniejszych warunków atmosferycznych, temperaturowych, wolniejszy przepływ wiatru itp.) oraz oddziaływanie pływowe na skorupę ziemską – wodę w oceanach (znaczenie w ewolucji wyższych organizmów ziemskich i w ich wyjściu w przeszłości z wody na ląd) itp.
Warunki fizyczne i geologiczne Księżyca sprawiają, że mógłby on, zgodnie z powyższym, stanowić cel zarówno działalności ludzkiej – naukowej, przemysłowej, rolniczej, handlowej w ramach różnych dziedzin gospodarki oraz jako węzeł komunikacyjny między Ziemią a dalszym kosmosem (np. Marsem). Z czego to wnika?
Przede wszystkim Księżyc posiada ok. sześciokrotne mniejsze niż ziemskie ciążenie (mniejsza prędkość ucieczki), co powoduje, że start rakiet załogowych i ekspediowanie materiałów towarowych jest znacznie tańsze niż z Ziemi (wg obliczeń – 30-krotnie). Na Księżycu nie ma atmosfery zakłócającej na Ziemi warunki obserwacji astronomicznych. Zatem możliwe są badania nieba w całym zakresie widma elektromagnetycznego – od promieni gamma po fale radiowe. Dodatkową tu zaletą Księżyca jest słaba aktywność sejsmiczna (100 milionów razy mniejsza niż na Ziemi). Powolna rotacja globu mogłaby zapewnić warunki długotrwałych obserwacji dużych obszarów nieba. Biegun południowy, ze względu na niskie temperatury panujące w tamtejszych jaskiniach mógłby stać się dobrym miejscem dla umiejscowienia pozostającego w stale kriogennych warunkach teleskopu pracującego w podczerwieni. Stale odwrócona od Ziemi strona Księżyca jest bardzo odpowiednim miejscem dla radioastronomii.
Księżyc jako dobrze zbadany lokalizacyjnie i przestrzennie glob mógłby stać się elementem większej sieci teleskopów i radioteleskopów o tzw. dużych bazach (ze względu na znaczne odległości), połączonych w układy interferometryczne. Mała siła ciężkości umożliwiłaby budowę znacznie większych tego rodzaju obiektów. Na razie opracowuje się (np. poprzez stowarzyszenia astronomiczne) różne projekty wstępne – od umiejscowionych w niektórych specyficznych terenach na Ziemi, np. w Arktyce, poprzez teleskopy orbitalne i małe nieruchome teleskopy tranzytowe o średnicy ponad 1-metrowej i wadze ok. 500 kg umieszczone na Księżycu do teleskopów o bardzo dużych rozmiarach. Istnieje tutaj wiele dziedzin astronomii, które mogłyby wiele skorzystać. Chodzi tu na przykład o obserwacje w ramach różnych częstotliwości promieniowania, a zwłaszcza niskich (poniżej 20 MHz i powyżej 150 MHz) oraz o detekcje fal grawitacyjnych, badania ciemnej materii, Galaktyki, różnych odległych obiektów, poszukiwanie egzoplanet, itp.
Zewnętrzna warstwa skorupy księżycowej, jak się uważa, stanowi również swoisty materiał geologiczny. Można go potraktować jako swego rodzaju przechowalnię informacji przede wszystkim o wczesnych etapach i ewolucji Księżyca i historyczny zapis oddziaływań Słońca w różnych zmiennych formach jego aktywności w bliższej i dalszej przeszłości – wszystko można odczytać z analiz przekroju warstw odsłoniętej, głębszej, zewnętrznej części niektórych miejsc na powierzchni. Znając tu prędkość erozji spowodowanej oddziaływaniem ciężkich jąder promieniowania słonecznego i czas napromieniowania można obliczyć intensywność i inne cechy aktywności słonecznej w dawnych epokach i czasach istnienia Układu Słonecznego.
Powierzchnia Księżyca bogata jest w różne surowce przemysłowe (np. regolit księżycowy mógłby stać się surowcem do produkcji odpowiedniej odmiany cementu). W niektórych miejscach na Księżycu warunki są szczególnie sprzyjające dla budowy elektrowni słonecznych. Jako mikrofale energia ta mogłaby być dostarczana np. na orbitę ziemską. Księżyc mógłby być poligonem doświadczalnym dla testowania technologii kosmicznych w ogóle, np. związanych z eksploracją dalszego kosmosu, z lotami na Marsa włącznie. Mógłby stanowić częściowy prototyp kolonii w kosmosie. I wreszcie Księżyc posiada niektóre surowce, potrzebne w czystej ekologicznie, przyszłościowej energetyce termojądrowej. Chodzi tu o izotop hel 3, którego, jak się uważa, jest znacznie więcej na Księżycu niż na Ziemi.
W skład powierzchniowych warstw gruntu wchodzą pierwiastki i związki chemiczne, które mogłyby być wykorzystane jako paliwo i surowce w przemyśle. W skład regolitu księżycowego (który jako pierwszy byłby materiałem przerobowym) wchodzą następujące pierwiastki (badania misji Apollo): tlen (41,1%), krzem (18,9%), żelazo (15,0%), wapń (7,9%), tytan (6,5%), glin (5,0%), magnez (4,3%) i resztkowe składniki, jak np. sód, chrom, mangan, potas, siarka i fosfor. Ze związków krzemu z wodorem, tzw. silanów, można produkować dobrej jakości materiały pędne (na początku wodór byłby dostarczany z Ziemi). Istnieją już prototypy uzyskiwania z regolitu księżycowego tlenu (ich wydajność wynosi 100 g tlenu na godzinę; w prostym przerobie materiału skalnego można uzyskać 5% tlenu).
Przerób surowców księżycowych odbywałby się poprzez różne przeobrażenia ich struktury. Będą one związane np. z wykorzystaniem do segregowania i separacji np. różnych właściwości materiałów – magnetycznych, elektrostatycznych, gęstości i zwilżalności, w procesach przekształcania fizyczno-mechanicznego (bezpośrednim produktem z regolitu mogłaby się stać tutaj izolacyjna powłoka zewnętrzna i konstrukcyjna pomieszczeń bazy), rozdzielenia poprzez metody elektrolizy i destylacji (produkty to np.: szkło, żelazonikiel, materiały ceramiczne, tlen, metale itp.), oddziaływanie chemiczne (tu działanie np. kwasem solnym, siarkowym lub wodorem itp.). Te technologie są już teoretycznie opracowane. W przyszłości planuje się testowanie ich na materiale odpowiadającym regolitowi księżycowemu i w końcu na samym gruncie księżycowym.
Powyższy rysunek autora przedstawia powierzchnię Księżyca i przyszłą na nim obecność człowieka.
Przegląd urządzeń badawczych
Materiały źródłowe:
P. Podkowicz, „O możliwości produkcji materiałów z regolitu księżycowego”, „Astronautyka”, 2000, nr 2.
P. Podkowicz, „Materiały pędne z regolitu Księżyca”, „Astronautyka”, 2000, nr 3.
W.W. Szewczenko, „Pożytki z Księżyca”, „Problemy”, 1989, nr 6.
J. Włodarczyk, „Wędrówki niebieskie”, Prószyński i S-ka, Warszawa 1999.
Tagi: księżyc
