Es war lange ein Traum, eine menschliche Siedlung auf dem Mond zu haben, aber in Zeiten von Budgetkürzungen und unentschlossenen Plänen für die Zukunft der NASA scheint eine Mondbasis zu teuer und außerhalb unserer Reichweite zu sein. Der bekannte Mondwissenschaftler Dr. Paul Spudis vom Lunar and Planetary Institute und ein Kollege, Tony Lavoie vom Marshall Space Flight Center, haben jedoch einen Plan für den Bau einer Mond-Siedlung ausgearbeitet, die nicht nur erschwinglich, sondern auch nachhaltig ist. Es schafft eine Mondbasis zusammen mit einer Art „transkontinentaler Eisenbahn“ im Weltraum, die den cislunaren Raum - den Bereich zwischen Erde und Mond - für die Entwicklung öffnet.
"Das ultimative Ziel im Weltraum ist es, überall und jederzeit mit so viel Kapazität zu sein, wie wir brauchen", sagte Spudis gegenüber dem Space Magazine. „Dieser Plan nutzt eine Roboter- und menschliche Präsenz auf dem Mond, um die lokalen Ressourcen zu nutzen und ein neues Raumfahrtsystem zu schaffen. Der Schlüssel dazu ist ein flexibler Ansatz, der inkrementell und kumulativ ist. “
Kurz gesagt, Spudis schlägt vor, Roboter zum Mond zu schicken, die von der Erde aus ferngesteuert werden, um Wasser aus den polaren Ablagerungen zu extrahieren und Treibmittel zu erzeugen. Das Treibmittel würde verwendet, um ein wiederverwendbares Weltraumtransportsystem zwischen Erde und Mond zu befeuern.
"Der Grund, warum dies möglich ist, ist, dass der Mond nahe ist - es sind nur drei Lichtsekunden Hin- und Rückfahrt, damit das Funksignal von der Erde zum Mond zurückkommt", sagte Spudis. "Das bedeutet, dass Sie Maschinen mit Bedienern auf der Erde fernsteuern können die Aktivitäten ausführen, die ein Astronaut auf dem Mond ausführen könnte. “
Der Vorteil hierbei ist, dass ein großer Teil der benötigten Infrastruktur, wie der Bergbaubetrieb, die Aufbereitungsanlagen, die Entwicklung der Speicherung für Wasser und Treibmittel, bereits vor der Ankunft der Menschen geschaffen wird.
"Wir versuchen also, eine Architektur zu entwickeln, die es uns ermöglicht, dies zunächst in kleinen, inkrementellen Schritten zu tun, wobei jeder Schritt auf dem nächsten aufbaut, und der Nettoeffekt ist im Laufe der Zeit kumulativ", sagte Spudis. "Und schließlich können wir Menschen zum Mond bringen, wenn wir bereit sind, sie tatsächlich dort leben zu lassen. Wir platzieren einen Außenposten - einen Lebensraum - der voll funktionsfähig sein wird, bevor die ersten Menschen eintreffen. “
Die beträchtliche Menge Wasser, die auf dem Mond an den Polen gefunden wurde, macht diesen Plan möglich.
"Wir schätzen, dass an beiden Polen viele zehn Milliarden Tonnen Wasser vorhanden sind", sagte Spudis. „Was wir nicht im Detail wissen, ist genau, wie viel Wasser in welchem physischen Zustand verteilt ist, und das ist einer der Gründe, warum der erste Schritt in unserem Plan darin besteht, Roboter-Prospektoren nach oben zu schicken, um die Ablagerungen zu kartieren und zu sehen, wie sie variieren. "
Wasser ist eine wichtige Ressource für den Menschen im Weltraum: Es unterstützt das Leben zum Trinken und Kochen, es kann zum Atmen in Sauerstoff zerlegt werden, und durch Kämmen von Sauerstoff und Wasserstoff in einer Brennstoffzelle kann Elektrizität erzeugt werden. Wasser ist auch ein sehr gutes Schutzmaterial, das Menschen vor kosmischer Strahlung schützen kann, sodass der Lebensraum mit Wasser „umhüllt“ werden kann.
Die wichtigste Verwendung von Wasser ist jedoch die Erzeugung eines starken chemischen Raketentreibmittels, indem Sauerstoff und Wasserstoff verwendet und zu einer Flüssigkeit eingefroren werden.
"Der Mond bietet uns dieses Wasser nicht nur an, um das menschliche Leben dort zu unterstützen, sondern auch, um Raketentreibstoff herzustellen, damit wir unser Raumschiff sowohl auf dem Mond als auch im Weltraum über dem Mond tanken können."
In einer Reihe von 17 inkrementellen Missionen würde eine menschliche Basis aufgebaut, betriebsbereit gemacht und besetzt. Es beginnt mit der Einrichtung von Kommunikations- und Navigationssatelliten rund um den Mond, um einen präzisen Betrieb für die Robotersysteme zu ermöglichen.
Als nächstes würde ich einen Rover zum Mond schicken, vielleicht eine Variante der MER-Rover, die derzeit den Mars erforschen, um die besten Orte für Wasser an den Mondpolen zu finden. Die Pole bieten auch Bereiche mit permanentem Sonnenlicht, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Als nächstes würden größere Geräte geschickt, um mit dem Ausgraben der Eisablagerungen, dem Schmelzen des Eises und der Lagerung der Produkte zu experimentieren. (Siehe unseren vorherigen Artikel über die Verwendung von Bulldozern auf dem Mond).
"Nun, all das ist konzeptionell einfach, aber wir haben sie in der Praxis nie gemacht", sagte Spudis, "also wissen wir nicht, wie schwierig es ist. Indem wir die kleinen Robotermissionen zum Mond schicken und dies per Fernbedienung von der Erde aus üben, können wir bewerten, wie schwierig es ist - wo sich die Engpässe befinden - und wie wir am effizientesten zu diesen Ablagerungen gelangen und ein brauchbares Produkt extrahieren können von ihnen."
Der nächste Schritt besteht darin, den Aufwand zu erhöhen, indem größere Robotermaschinen gelandet werden, die tatsächlich mit der Herstellung von Produkten im industriellen Maßstab beginnen können, sodass auf dem Mond ein Depot mit Vorräten gelagert werden kann, wenn die ersten Menschen zum Mond zurückkehren.
In der Zwischenzeit würde ein konstantes Transportsystem zwischen Erde und Mond geschaffen, mit einem anderen System zwischen Mond und Mondbahn, das alle möglichen Möglichkeiten eröffnet.
"Die Analogie, die ich gerne mache, ist, dass sie der Transcontinental Railroad sehr ähnlich ist", sagte Spudis. "Wir haben nicht nur die Transcontinental Railroad von der Ostküste direkt zur Westküste gebaut. Wir haben es auch gebaut, um auf alle dazwischen liegenden Punkte zuzugreifen, die folglich auch wirtschaftlich entwickelt wurden. “
Durch ein System, in dem die Fahrzeuge aus den auf dem Mond extrahierten Ressourcen betankt werden, wird ein System geschaffen, das routinemäßig auf den Mond zugreift und die Rückkehr zur Erde ermöglicht, aber auch auf alle anderen Punkte dazwischen kann zugegriffen werden.
„Wir schaffen ein Transportsystem, das auf alle Punkte zwischen Erde und Mond zugreift. Die Bedeutung davon ist, dass sich ein Großteil unserer Satellitenanlagen dort befindet “, sagte Spudis.„ Zum Beispiel befinden sich Kommunikationssatelliten und Wetterüberwachungssatelliten in einer geosynchronen Umlaufbahn (etwa 36.000 km über dem Erdäquator), und das können wir derzeit nicht aus der Tiefe erreichen Erdumlaufbahn. Wenn wir ein System haben, das routinemäßig zum Mond hin und her gehen kann, könnten wir auch zu diesen hohen Umlaufbahnen gehen, in denen sich viele kommerzielle und nationale Sicherheitsgüter befinden. “
Spudis fügte hinzu, dass ein Tanklager an verschiedenen Orten eingesetzt werden könne, einschließlich des L1 LaGrange-Punkts, der einen Raumflug über den Mond hinaus ermöglichen würde.
Wie lange wird das dauern?
"Wir schätzen, dass wir innerhalb von 15 bis 16 Jahren einen kompletten schlüsselfertigen Mondaußenposten auf dem Mond errichten können, wobei die Menschen etwa 10 Jahre nach den ersten Robotermissionen eintreffen", sagte Spudis. „Der Bergbaubetrieb würde ungefähr 150 Tonnen Wasser pro Jahr und ungefähr 100 Tonnen Treibmittel produzieren.
Und müssen neue Technologien oder Hardware gebaut werden?
"Nicht wirklich", sagte Spudis. „Mit diesem Plan kann dieser Plan derzeit effektiv umgesetzt werden. Wir haben kein "Unobtainium" oder eine spezielle magische Maschine, die gebaut werden muss. Es ist alles ein sehr einfaches Ergebnis der vorhandenen Ausrüstung, und in vielen Fällen können Sie die Heritage-Ausrüstung aus früheren Missionen verwenden. “
Und was ist mit den Kosten?
Spudis schätzt, dass das gesamte System für Gesamtkosten von weniger als 88 Milliarden US-Dollar eingerichtet werden könnte, was etwa 5 Milliarden US-Dollar pro Jahr entspricht, wobei die Spitzenfinanzierung ab dem 11. Jahr 6,65 Milliarden US-Dollar beträgt. Diese Gesamtkosten beinhalten die Entwicklung eines von einem Shuttle abgeleiteten 70 mT-Trägerrakete, zwei Versionen eines Crew Exploration Vehicles (LEO und translunar), ein wiederverwendbarer Lander, Cislunar-Treibstoffdepots und alle Roboteroberflächen sowie alle Betriebskosten der Missionsunterstützung für diese Architektur.
"Das Beste daran ist, dass jede Mission weitgehend in sich geschlossen ist, da wir unsere Architektur in kleine Teile zerlegt haben. Sobald sie den Mond erreicht, interagiert sie mit den bereits vorhandenen Teilen und arbeitet mit ihnen", sagte Spudis.
Und das Budget wäre flexibel.
"Wir können dieses Projekt mit jeder Geschwindigkeit durchführen, die die Ressourcen zulassen", sagte Spudis. „Wenn Sie also ein sehr begrenztes Budget mit sehr geringen Ausgaben haben, können Sie einfach viel langsamer vorgehen. Wenn Sie mehr Ressourcen zur Verfügung haben, können Sie die Geschwindigkeit erhöhen und die Einlagerungsrate von Vermögenswerten auf dem Mond erhöhen und in kürzerer Zeit mehr tun. Diese Architektur bringt uns zurück zum Mond und schafft echte Fähigkeiten. Aber die freie Variable ist Zeitplan, nicht Geld. “
Die Rückkehr zum Mond ist wichtig, glaubt Spudis, denn wir können nicht nur die Ressourcen dort nutzen, sondern auch lernen, wie man eine Weltraum-Zivilisation ist.
"Wenn wir zum Mond gehen, können wir lernen, wie wir das, was wir im Weltraum brauchen, aus dem extrahieren, was wir im Weltraum finden", sagte er. „Grundsätzlich ist das eine Fähigkeit, die jede Raumfahrtzivilisation beherrschen muss. Wenn du das lernen kannst, hast du eine Fähigkeit, mit der du zum Mars und darüber hinaus gehen kannst. "
Weitere Informationen finden Sie auf der Spudis-Website unter SpudisLunarResources.com. Weitere Details und Grafiken finden Sie in diesem PDF-Dokument.
Hören Sie sich ein Interview von Paul Spudis zu diesem Thema für den Podcast 365 Tage Astronomie an.
Paul Spudis bloggt bei Once and Future Moon auf der Smithonsian Air & Space-Website.
