AY MADENCILIĞI NEDIR?

Send

Ay'a mürettebatlı görevler göndermeye başladığımızdan beri, insanlar bir gün onu kolonileştirebileceğimiz günü hayal ediyorlar. Düşünün, ay yüzeyinde, herkesin burada Dünya'da olduğu kadar sürekli% 15 ağır hissettiği bir yerleşim. Ve boş zamanlarında, sömürgeciler, ay roverslerinde yüzeyde her türlü harika araştırma trekini yaparlar. İtiraf etmeliyim, kulağa eğlenceli geliyor!

Daha yakın zamanlarda, Ay'da maden arama ve araştırma fikri önerildi. Bunun nedeni kısmen yenilenen uzay araştırmaları değil, aynı zamanda özel havacılık ve uzay şirketlerinin ve NewSpace endüstrisinin yükselişidir. Gelecek yıllar ve on yıllar için Ay programlarına yönelik görevlerle, madencilik ve diğer endüstrileri nasıl kurabileceğimizi düşünmek mantıklı görünüyor?

Önerilen Yöntemler:

Ay'da madencilik işlemleri kurmak için çeşitli önerilerde bulunuldu; başlangıçta NASA gibi uzay ajansları tarafından, ancak son zamanlarda özel ilgi alanları tarafından. En eski tekliflerin çoğu, ay kolonisini ay keşfinin mantıklı bir sonucu olarak gören Uzay Yarışı'na yanıt olarak 1950'lerde gerçekleşti.

Örneğin, 1954'te Arthur C. Clarke, şişirilebilir modüllerin yalıtım için ay tozuyla kaplandığı bir ay tabanı önerdi ve iletişim, şişirilebilir bir radyo direği tarafından sağlandı. Ve 1959'da, Colorado Maden Okulu Madencilik Araştırma Laboratuvarı müdürü John S. Rinehart - yüzeyde “yüzecek” boru şeklinde bir taban önerdi.

O zamandan beri, NASA, ABD Ordusu ve Hava Kuvvetleri ve diğer uzay ajansları, ay yerleşiminin oluşturulması için öneriler yayınladılar. Her durumda, bu planlar, üssü mümkün olduğunca kendi kendine yeterli kılmak için kaynak kullanımı için izinler içeriyordu. Bununla birlikte, bu planlar Apollo programından önce geldi ve sonucundan sonra büyük ölçüde terk edildi. Sadece son yıllarda ayrıntılı teklifler bir kez daha yapılmıştır.

Örneğin, Bush Yönetimi (2001-2009) sırasında NASA, bir “ay karakol” yaratma olasılığını emanet etti. Uzay Keşfi Vizyonu (2004) ile uyumlu olarak, plan 2019 ve 2024 arasında Ay'da bir üs inşa edilmesi çağrısında bulundu. Bu planın kilit yönlerinden biri, ISRU tekniklerinin çevredeki regolitten oksijen üretmek için kullanılmasıydı.

Bu planlar Obama yönetimi tarafından iptal edildi ve bir Mars Direct görevi (NASA'nın “Mars'a Yolculuk” olarak bilinir) için bir planla değiştirildi. Bununla birlikte, 2014'teki bir atölye çalışması sırasında NASA temsilcileri, Ay'a dönmek için düşük maliyetli seçenekleri görüşmek üzere Harvard genetikçi George Kilisesi, X Ödül Vakfı'ndan Peter Diamandis ve diğer uzmanlarla bir araya geldi.

Özel sayı ile yayınlanmış atölye çalışmaları Yeni Alan, 2022 yılına kadar sadece 10 milyar dolar karşılığında Ay'a nasıl bir yerleşim inşa edilebileceğini açıklayın. Belgelerine göre, uzay fırlatma işinin gelişimi, NewSpace endüstrisinin ortaya çıkışı, 3D baskı, otonom robotlar ve son zamanlarda geliştirilen diğer teknolojiler sayesinde düşük maliyetli bir temel mümkün olacak.

2015 Aralık ayında, Avrupa Uzay Araştırma ve Teknoloji Merkezi'nde “Moon 2020-2030 - Yeni Koordineli İnsan ve Robotik Keşif Dönemi” başlıklı uluslararası bir sempozyum gerçekleştirildi. O sırada ESA Genel Direktörü (Jan Woerner), ajansın robot işçileri, 3D baskı teknikleri ve yerinde kaynak kullanımı kullanarak uluslararası bir ay tabanı yaratma arzusunu dile getirdi.

NASA, 2010 yılında, üniversite öğrencilerinin simüle edilmiş bir Mars ortamında gezinmek için robotlar tasarlayıp inşa ettikleri yıllık teşvik tabanlı bir rekabet olan Robotik Madencilik Yarışmasını kurdu. Yarışmanın en önemli yönlerinden biri, yerel kaynakları kullanılabilir malzemelere dönüştürmek için ISRU'ya güvenebilen robotlar yaratmak. Üretilen uygulamaların gelecekteki ay görevlerinde de kullanılması muhtemeldir.

Diğer uzay ajanslarının da önümüzdeki on yıllarda ay üsleri için planları var. Rus uzay ajansı (Roscosmos), 2020'lere kadar bir ay tabanı inşa etme planları yayınladı ve Çin Ulusal Uzay Ajansı (CNSA), Chang’e programının başarısı sayesinde benzer bir zaman diliminde böyle bir üs inşa etmeyi önerdi.

NewSpace endüstrisi de son zamanlarda bazı ilginç teklifler üretiyor. 2010 yılında bir grup Silikon Vadisi girişimcisi, Ay'ın madenciliğinin uzun vadeli hedefinin yanı sıra ticari ay robotik ulaşım ve veri hizmetleri sunmayı planlayan özel bir şirket olan Moon Express'i oluşturmak için bir araya geldi. 2015 yılının Aralık ayında, robotik bir iniş - MX-1'i inşa etmek ve test etmek için Lunar X Ödülü için yarışan ilk şirket oldular.

2010 yılında, asteroit madenciliği için teknolojiler geliştirmek ve dağıtmak amacıyla Arkyd Astronautics (2012'de Gezegensel Kaynaklar olarak yeniden adlandırıldı) piyasaya sürüldü. 2013 yılında da aynı amaç göz önünde bulundurularak Deep Space Industries kuruldu. Bu şirketler ağırlıklı olarak asteroitlere odaklanmış olsa da, çekicilik, ay madenciliği ile aynıdır - bu, insanlığın kaynak tabanını Dünya'nın ötesine genişletmektedir.

Kaynaklar:

Bilim adamları, Apollo misyonları tarafından geri getirilen ay kayalarının çalışmasına dayanarak, ay yüzeyinin mineraller açısından zengin olduğunu öğrendiler. Genel bileşimleri, kayaların ay maria'dan (ay patlamalarından oluşan büyük, karanlık, bazaltik ovalar) veya ay yaylalarından gelmesine bağlıdır.

Ay maria'dan elde edilen kayalar,% 14.9 alümina (Al²O³),% 11.8 kalsiyum oksit (kireç),% 14.1 demir oksit,% 9.2 magnezyum (MgO),% 3.9 titanyum dioksit (TiO²) ve% 0.6 sodyum ile büyük metal izleri gösterdi. oksit (Na²O). Ay yaylalarından elde edilenler bileşimde% 24.0 alümina,% 15.9 kireç,% 5.9 demir oksit,% 7.5 magnezya ve% 0.6 titanyum dioksit ve sodyum oksit ile benzerdir.

Aynı çalışmalar ay taşlarının ağırlıklı olarak oksitlenmiş mineraller şeklinde büyük miktarda oksijen içerdiğini göstermiştir. Astronotlara nefes alabilir hava sağlamak için bu oksijenin nasıl ekstrakte edilebildiğini ve su ve hatta roket yakıtı yapmak için kullanılabileceğini gösteren deneyler yapılmıştır.

Ay ayrıca iki nedenden dolayı çekici olan Nadir Toprak Metalleri (REM) konsantrasyonlarına sahiptir. Bir yandan, elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanıldığından, REM'ler küresel ekonomi için giderek daha önemli hale gelmektedir. Öte yandan, mevcut REM rezervlerinin% 90'ı Çin tarafından kontrol edilmektedir; dolayısıyla bir dış kaynağa sürekli erişimin olması bazıları tarafından ulusal güvenlik meselesi olarak görülür.

Benzer şekilde, Ay'ın ay regolitinde ve kuzey ve güney kutup bölgelerinde kalıcı olarak gölgeli alanlarda önemli miktarda su bulunur. Bu su, astronotlar için içme suyundan bahsetmeksizin bir roket yakıtı kaynağı olarak da değerli olacaktır.

Ayrıca, ay kayaları Ay'ın iç kısmının da önemli su kaynakları içerebileceğini ortaya koymuştur. Ve ay toprağı örneklerinden, adsorbe edilmiş suyun milyonda 10 ila 1000 kısım eser konsantrasyonlarda var olabileceği hesaplanmıştır. Başlangıçta, ay kayaları içindeki su konsantrasyonları kontaminasyonun bir sonucuydu.

Ancak o zamandan beri, çoklu görevler sadece ay yüzeyinde su örnekleri bulmakla kalmadı, aynı zamanda nereden geldiğine dair kanıtlar ortaya çıkardı. Birincisi Hindistan’ın Chandrayaan-1 18 Kasım 2008'de ay yüzeyine bir çarpma gönderen görev. 25 dakikalık iniş sırasında, darbe probunun Chandra’nın Yükseklik Kompozisyon Kaşifi (CHACE) Ay'ın ince atmosferinde su kanıtı buldu.

2010 yılının Mart ayında, gemide Mini-RF cihazı Chandrayaan-1 Ay'ın kuzey kutbunun yakınında, 600 milyon metrik ton (661.387 milyon ABD ton) su buzu içerdiği varsayılan 40'tan fazla kalıcı olarak karartılmış krater keşfetti.

Kasım 2009'da, NASA LCROSS uzay sondası, güney kutup bölgesi çevresinde benzer bulgular elde etti, yüzeye gönderdiği bir çarpma tertibatı, kristalli su içerdiği gösterilen tekme malzemeye çarptı. 2012 yılında, Ay Keşif Yörüngesi (LRO) tarafından yapılan araştırmalar, buzun Shakleton kraterinin tabanındaki (güney kutup bölgesinde yer alan) malzemenin% 22'sini oluşturduğunu ortaya koydu.

Bütün bu suyun bir dizi mekanizma ile sağlandığı teorize edilmiştir. Birincisi, su taşıyan kuyruklu yıldızların, asteroitlerin ve meteoroitlerin jeolojik zaman çizelgeleri üzerinden düzenli bombardımanı bunların çoğunu biriktirebilirdi. Aynı zamanda, oksijen taşıyan minerallerle birleştirilen güneş rüzgârının hidrojen iyonları tarafından yerel olarak üretildiği de iddia edilmiştir.

Ama belki de Ay'ın yüzeyindeki en değerli mal helyum-3 olabilir. Helyum-3, Güneş tarafından büyük miktarlarda yayılan bir atomdur ve içeride meydana gelen füzyon reaksiyonlarının bir yan ürünüdür. Bugün helyum-3'e çok az talep olmasına rağmen, fizikçiler bunların füzyon reaktörleri için ideal yakıt olacağını düşünüyorlar.

Güneş’in güneş rüzgarı helyum-3'ü Güneş'ten uzağa ve uzaya taşır - sonunda Güneş Sisteminden tamamen çıkarır. Ancak helyum-3 parçacıkları, Ay gibi kendi yollarına giren nesnelere çarpabilir. Bilim adamları burada Dünya'da herhangi bir helyum-3 kaynağı bulamadılar, ancak Ay'da büyük miktarlarda görünüyorlar.

Yararları:

Ticari ve bilimsel açıdan, Ay madenciliğinin insanlığa faydalı olmasının birkaç nedeni vardır. Yeni başlayanlar için, yerinde kaynak kullanımı (ISRU) Dünya'dan malzeme taşımaktan çok daha uygun maliyetli olacağından, Ay'da bir yerleşim inşa etme planlarının kesinlikle gerekli olması gerekir.

Ayrıca, 21. yüzyıl için önerilen uzay araştırma çabalarının büyük miktarlarda malzeme gerektireceği tahmin edilmektedir. Ay'da çıkarılanlar, Ay'ın çok daha düşük yerçekimi ve kaçış hızı nedeniyle Dünya'da mayınlı olanların maliyetinin bir kısmıyla uzaya fırlatılır.

Buna ek olarak, Ay, insanlığın dayandığı bol miktarda hammaddeye sahiptir. Dünya'ya benzer şekilde, jeokimyasal olarak farklı katmanlar arasında farklılaşan silikat kayaları ve metallerden oluşur. Bunlar demir açısından zengin iç çekirdek ve demir bakımından zengin sıvı dış çekirdek, kısmen erimiş bir sınır tabakası ve katı bir manto ve kabuktan oluşur.

Buna ek olarak, bir süredir kaynak operasyonlarını da içeren bir ay tabanının Güneş Sistemi'ne daha uzak görevler için bir nimet olacağı kabul edilmiştir. Önümüzdeki on yıllarda Mars'a giden görevler, dış Güneş Sistemi, hatta Venüs ve Merkür için, bir ay karakolundan tedarik edilebilme yeteneği, bireysel görevlerin maliyetini büyük ölçüde azaltacaktır.

Zorluklar:

Doğal olarak, Ay'da madencilik çıkarları oluşturma olasılığı da bazı ciddi zorluklar ortaya koymaktadır. Örneğin, Ay'daki herhangi bir tabanın çok düşük ila yüksek - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) ila 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) arasında değişen yüzey sıcaklıklarından korunması gerekir. - ekvatorda ve kutup bölgelerinde ortalama 150 K (-123.15 ° C; -189.67 ° F).

Radyasyona maruz kalma da bir sorundur. Aşırı ince atmosfer ve manyetik alan eksikliği nedeniyle, ay yüzeyi gezegenler arası alanda bir nesnenin yarısı kadar radyasyon yaşar. Bu, astronotların ve / veya ay işçilerinin kozmik ışınlara, güneş rüzgârından protonlara ve güneş patlamaları nedeniyle radyasyona maruz kalma riski yüksek olduğu anlamına gelir.

Sonra, yüzeydeki milyarlarca yıllık mikrometeorit etkilerinden oluşan son derece aşındırıcı camsı bir madde olan Ay tozu var. Ayrışma ve erozyonun olmaması nedeniyle, Ay tozu çevrelenmez ve makinelerle zarar verebilir ve sağlık için tehlike oluşturur. Hepsinden kötüsü, dokunduğu her şeye yapışıyor ve Apollo ekipleri için büyük bir sıkıntıydı!

Düşük yerçekimi, lansmanlar açısından çekici olsa da, bunun uzun vadeli sağlık etkilerinin insanlar üzerinde ne olacağı belirsizdir. Tekrarlanan araştırmaların gösterdiği gibi, ay süreler boyunca sıfır yerçekimine maruz kalma, kas dejenerasyonuna ve kemik yoğunluğunun kaybına, ayrıca azalmış organ fonksiyonuna ve depresif bir bağışıklık sistemine neden olur.

Ek olarak, ay madenciliğinin sunabileceği potansiyel yasal engeller vardır. Bunun sebebi, “Ay ve Diğer Göksel Bedenler de dahil olmak üzere, Devletlerin Dış Mekanların Keşfi ve Kullanımındaki Faaliyetlerini Yöneten İlkeler Antlaşması” - aksi halde “Dış Uzay Antlaşması” olarak da bilinir. Birleşmiş Milletler Outer Space Affairs Ofisi tarafından denetlenen bu antlaşma uyarınca hiçbir ulusun Ay'da toprak sahibi olmasına izin verilmiyor.

Ve özel mülkiyeti açıkça yasaklamayan bir “boşluk” hakkında pek çok spekülasyon yapılmış olsa da, bu konuda yasal bir fikir birliği yoktur. Bu nedenle, ay arama ve madencilik bir olasılık haline geldikçe, her şeyin yukarı ve aşağı olmasını sağlayan yasal bir çerçeve üzerinde çalışılmalıdır.

Uzun bir yol olsa da, bir gün Ay'ı madencilik yapabileceğimizi düşünmek mantıklı değil. Ve ekonomimizin bir parçası haline gelen zengin metal kaynakları (REM'ler dahil) ile, kıtlık sonrası karakterize bir geleceğe bakabiliriz!

Burada Space Magazine'de Moon madenciliği ve kolonizasyon hakkında birçok makale yazdık. İşte Ay'da İlk Erkekler Kimdi ?, İlk Ay İnişleri Nelerdi ?, Ay'da Kaç Kişi Yürüdü ?, Ay'da Arazi Satın Alabilir misiniz ?, Ve Bir Uzay Üssü İnşa Etmek, Bölüm 1: Neden Benim Üzerinde Ay mı yoksa Asteroit mi?

Daha fazla bilgi için, NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı’ndaki Ay Madenciliği ile ilgili bu veri grafiğine bakın.

Astronomi Cast de bu konuda ilginç bölümler var. Burada dinleyin - Bölüm 17: Ay Nereden Geldi? ve 113. Bölüm: Ay - I. Bölüm

Kaynaklar: