• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
31 мая
Александр Березин
5
10 093

Ученые рассчитали водоснабжение для лунной базы на 100 человек

5.4

Даже без повторного использования воды человечество может развернуть довольно серьезную базу на южном полюсе Луны, показало новое исследование. Правда, у этого решения будут достаточно серьезные последствия. Более того, наиболее вероятный путь развития лунных баз вообще не обязательно потребует серьезного потребления воды на естественном спутнике Земли.

Один из концептов лунной базы. В нем предусматривается развертывание надувных модулей (такие компактнее при перевозке), с последующей засыпкой их реголитом для защиты от радиации. Для ненадувных отдельно создаваемых баз материалоемкость будет заметно выше / © Pneumocell. ESA

Американские исследователи рассчитали потребление воды для крупной лунной базы площадью пять гектаров и с персоналом в 100 человек. Причем, вопреки обычному подходу к таким вопросам, они исключили повторное использование воды и вели подсчеты исходя из предположения о систематическом выбросе отработанных водных ресурсов. С текстом работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета.

Проекты баз на Луне прорабатывали еще в 1950-1960-х годах, но они в норме были весьма скромными. Например, советский проект лунной базы «Звезда» из 60-х состоял из девяти блоков по 73 кубометра каждый (всего примерно 660 кубометров) на 12 человек экипажа. То есть по объему база была бы несколько меньше современной МКС при большем числе людей. Разумеется, проект предполагал «кольцевое» использование воды: тогда считалось, что Луна практически безводна.

Концепция советской лунной базы 1960-х, один из вариантов «Звезды» / © Wikimedia Commons

В XXI веке появилась сначала теория, предполагающая наличие на Луне больших объемов воды в виде льда, а затем и конкретные наблюдения (например, радарные), показывающие, что у полюсов земного спутника есть водный лед. Стало ясно, что необходимости остро экономить воду нет. Более того, при большом объеме водного льда возможно создание на Селене значительно более крупных баз, чем считали возможным полвека назад.

Новая работа американских исследователей оценивает водоснабжение базы размерами 500 на 100 метров на 100 человек. При этом авторы сознательно отказались не только от обязательного повторного использования воды, но и вообще от ее экономии: они рассчитывают подушевое потребление на основе земных показателей расхода воды в среднем американском домохозяйстве (375 литров на человека в сутки). Основная часть воды, по расчетам, все равно будет приходиться не на людей, а на сельхознужды (теплицы с растениями), неизбежные для самоподдерживающейся колонии.

Согласно новым расчетам, проще всего добывать воду из лунного льда с помощью автоматизированных «тепловых буров» мощностью 10 киловатт каждый. Всего таких буров нужно будет около 6,5 тысячи.

Схема добычи воды с помощью специального тента. Его предполагается развертывать над районом прогрева лунного реголита и водного льда под ним / © Jeffrey S. Lee et al.

На Луне нет атмосферы, поэтому лед под слоем реголита при нагреве сразу превращается в водяной пар. Исследователи предложили собирать его специальным тентом, натянутым над местом работы тепловых буров, греющих реголит. Затем водяной пар по трубкам отводится от тента в цистерну, где пары конденсируются до жидкой воды.

Затем ученые проанализировали потребление воды базой. Оказывается, даже если получать весь кислород для дыхания не из теплиц, а за счет электролиза лунной воды, на это уйдет только 0,3% водных потребностей всей базы. Существенно много воды придется потратить на теплицы. Площадь, необходимую для обеспечения людей там, исследователи определили в 370 квадратных метров на человека. Это очень большие показатели, взятые из производительности сельхозтеплиц на Земле.

Расчеты вызывают серьезное сомнение: в 1970-х в СССР в эксперименте БИОС-3 установили, что на обеспечение одного человека кислородом и едой достаточно менее чем 150 квадратных метров.

Общие водные потребности базы ученые оценили в 105 тысяч тонн в год, что оказалось вполне подъемным для добычи из лунного льда — при наличии источников тепла на 65 мегаватт (тепловых) мощности. Это не очень большая величина: один российский ледокольный реактор имеет в несколько раз большую тепловую мощность. В то же время в работе не рассматривается сам источник такого тепла. Более того, исследователи исходят из варианта энергоснабжения базы за счет солнечного излучения.

Поэтому они посчитали разумным расположить базу у хребта Шеклтон-де-Герлах, находящегося практически на южном полюсе. Верх гребня освещен солнечным светом почти всегда, а кругом лежат зоны вечной тени, где грунт всегда имеет температуру примерно в минус 250 градусов. Ученые полагают разумным располагать солнечные батареи на возвышенности, а водный лед вытапливать в низине.

Научная работа имеет ряд неочевидных мест. Например, общий объем базы (включая негерметичный) очень велик — до 300 тысяч кубометров. Такая база слишком большая для 100 человек.

Наконец, вызывает вопросы сама идея лунной базы на поверхности. Дело в том, что сегодня высадку на Луне планируют с помощью только одной посадочной системы — Starship Илона Маска. Ее герметичный объем — порядка 900 кубометров, больше, чем у МКС или советской лунной базы проекта «Звезда». Каждый Starship может разместить до 40 человек в долгосрочном полете. Для размещения 100 человек персонала куда логичнее высадить у южного полюса Луны какое-то количество таких кораблей, благо их серийная стоимость оценивается в несколько сот миллионов долларов, что не так много. А не строить там базу циклопических размеров с общими габаритами, перекрывающими 300 тысяч кубометров.

Как уже отмечено выше, по опыту советского БИОС-3 для снабжения людей по кислороду и еде достаточно 150 кубических метров герметичного пространства на человека, включая жилые и лабораторные помещения. Таким образом, даже в случае постоянной базы на 100 человек на Луну проще доставить 16 Starship, чем строить сооружения размером с немаленькую высотку.

Тем не менее та часть работы, в которой предлагается собирать воду под тентом тепловыми бурами, выглядит достаточно интересно. Традиционно водный лед предполагали вырубать из реголита, а затем транспортировать в пункты растапливания. Так воду добывают зимой в некоторых районах Якутии (из-за вечной мерзлоты зимой остальные методы затруднены).

Однако физическая работа по рубке водного льда при минус 250 градусах будет довольно сложной. Космические автоматы без человеческого руководства, как мы не раз писали, со сложной работой на поверхности других небесных тел не справляются. А от астронавта она потребует больших затрат времени и сил. Растопить лед теплом выглядит более простым вариантом.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Сегодня, 07:01
Татьяна

Неандертальцы процветали сотни тысяч лет в очень сложных, меняющихся условиях. Ключ к пониманию их способностей — диета. Важно выяснить, чем и как питалась эта ветвь людей. Установлено, что они охотились на крупных животных, а вот мелкая дичь под вопросом. Чтобы внести ясность, ученые приготовили птицу с использованием кремневых отщепов и углей.

Вчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

Позавчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Позавчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев
Roman Platonov
31.05.2024
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
    Roman, "неприятно, читать " Так не читайте -- в чем проблема-то?
    +
      ещё комментарии
      Roman Platonov
      01.06.2024
      -
      1
      +
      Комментарий удален пользователем или модератором...
        Roman, "Александр, высказывать свою оценку, свое мнение - это здоровая критика. Помогает изданию, автору расти, трезво представляя всю палитру мнений читателей." Нет, не помогает. Я никогда не писал иначе и никогда не буду -- сколько бы вы не писали "неприятно читать". "Желание не к месту и без спроса советовать назнакомым людям что им делать и не делать - признак болезни." Давайте еще раз. Вы "без спроса" советуете мне, как писать. А когда я в ответ даже не советую вам, а лишь задаю вопрос -- почему бы вам просто не читать то, что вам неприятно -- вы начинаете мне рассказывать, что я болен. Я вас правильно понял?
-
0
+
Круто, конечно, что либо потребуется минимально, либо не потребуется вообще запас воды с Земли. Я думаю, также, как они отказались от рециркуляции воды в расчетах, они могли взять с запасом и объем используемой воды на человека, и площадь территории на посевы. Так сказать, приближенную к крайней ситуацию
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно