I minatori lunari sono stati particolarmente esultanti questa settimana quando gli scienziati hanno affermato di aver trovato prove convincenti per l'acqua ghiacciata sulla superficie lunare. C'è molto più ghiaccio di quanto pensassimo e ora sappiamo esattamente dove si trova. Ciò potrebbe semplificare notevolmente la futura estrazione dell'acqua.
Molto prima di questa scoperta, gli scienziati stavano cercando di trovare l'acqua che potrebbe nascondersi sulla superficie lunare. È una risorsa che sarà incredibilmente preziosa per le future missioni a lungo termine sulla Luna, poiché l'acqua è essenziale per la vita qui sulla Terra. Può essere riciclato nell'habitat lunare o utilizzato per bere o fare il bagno. Inoltre, con il suo aiuto, sarebbe possibile coltivare le piante necessarie per nutrire i futuri abitanti lunari.
Forse l'uso più vasto e immediato dell'acqua lunare è nel carburante per missili. I componenti principali dell'acqua - idrogeno e ossigeno - sono due dei materiali più importanti utilizzati nel carburante per missili. E se produci carburante per missili dall'acqua sulla luna, sarebbe fantastico risparmiare denaro in ambiziose missioni nello spazio. Per ora, i razzi che lasciano la Terra devono portare con sé tutto il carburante di cui hanno bisogno. Ma usando il ghiaccio lunare, i razzi potrebbero essere riforniti mentre si trovano nello spazio e raggiungere luoghi più lontani per meno soldi.
L'acqua è migliore dell'olio?
"L'idea è quella di creare una sorta di catena di approvvigionamento fuori dalla Terra per determinati prodotti, in particolare per l'acqua come combustibile, per rendere molto più facile spostarsi da un corpo all'altro nello spazio", afferma Julie Brisset. Assegnista di ricerca, Florida Space Institute.
Consegnare qualcosa nello spazio è sempre costoso. Se vuoi che il tuo satellite sfugga alla gravità terrestre, avrai bisogno di molto carburante per farlo entrare in orbita. In effetti, la maggior parte del peso che un razzo trasporta durante il lancio proviene dal carburante. E più ti addentri nello spazio, più carburante ti serve. È necessaria più energia per staccarsi dalla gravità del pianeta. Pertanto, le missioni nello spazio profondo stanno diventando sempre più costose, perché è necessario un grande razzo e molto carburante.
Ma cosa succederebbe se, invece di portare carburante sulla Terra, potessi riempire il serbatoio con carburante che è già nello spazio? Quindi le missioni nello spazio profondo diventerebbero banali come viaggiare da una città all'altra. "Immagina di dover lasciare Denver e non c'erano stazioni di servizio sulla strada e di dover trasportare il gas fino a New York", dice George Sowers, professore alla Colorado School of Mines ed ex vice presidente di United Launch. Alleanza. “Sicuramente non avrai tutto questo in macchina. Dovremo prendere una roulotte. " Questo è il motivo per cui l'idea dello sviluppo lunare è così eccitante per la mente. L'acqua sulla luna potrebbe essere estratta, suddivisa in carburante per missili e trasportata in orbita circumlunare o terrestre bassa. I razzi non devono essere grandi per portare con sé tutto il carburante. Potrebbero semplicemente attraccare con una stazione di servizio e fare rifornimento per lunghi viaggi.
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Il trasporto di carburante dalla Luna ad altri luoghi nello spazio sarà molto più economico che trasportarlo dalla Terra. Sulla Luna, un sesto della gravità terrestre, il che significa che è necessaria meno energia per scendere dalla superficie. Sowers ha recentemente analizzato il costo del trasporto del carburante lunare in diverse posizioni nello spazio. Consegnare l'acqua lunare all'orbita terrestre bassa, ad esempio, è più economico che inviarla dalla Terra, sebbene il nostro pianeta sia più vicino. "Se intendi utilizzare questo carburante in un'orbita terrestre bassa, il risparmio sarà del 20-30 percento se utilizzi il carburante lunare anziché quello terrestre", afferma Sowers.
Gli scienziati hanno fantasticato per decenni sulla conversione dell'acqua lunare in carburante per missili, da quando sono emerse prove che i poli lunari siano adatti per lo sviluppo del ghiaccio. Nel 1994, uno studio congiunto della NASA e dell'esercito americano chiamato Clementine ha dimostrato che l'acqua esiste nei crateri ai poli lunari. Questi luoghi non vedono mai la luce del sole e non raggiungono mai temperature superiori a -250 gradi Fahrenheit. Da allora, diverse missioni sulla luna hanno confermato che potrebbe esserci acqua nella zona. Nel 2009, la NASA ha lasciato cadere la sonda LCROSS in un cratere al polo sud della luna per vedere quali materiali sarebbero stati espulsi dall'impatto. Si è riscontrato che lo scarico era del 5% di acqua.
Tuttavia, uno studio pubblicato questa settimana su PNAS mostra che alcune aree della luna potrebbero essere sommerse dall'acqua. Scienziati dell'Università delle Hawaii e della Brown University hanno analizzato i dati raccolti dalla navicella spaziale indiana Chandranayan 1 che ha navigato verso la luna nel 2008. Usando uno degli strumenti del velivolo, sono stati in grado di mappare aree di ghiaccio sulla luna misurando la riflettività dell'acqua. Hanno anche scansionato questi luoghi alla luce infrarossa e hanno stabilito che l'acqua assumeva la forma di ghiaccio, non liquido o vapore. Non solo hanno confermato che il ghiaccio d'acqua è presente sulla superficie lunare, ma che alcune aree della terra sono ghiacciate per il 20-30%. A seconda della profondità del ghiaccio sotto la superficie, sarebbe possibile mappare dove verrebbero estratti i componenti del propellente.
Un deposito di carburante nell'orbita terrestre bassa apre nuove possibilità per le missioni nello spazio. Ad esempio, si potrebbe costruire un rimorchiatore spaziale, un razzo che si trova nello spazio, rifornendosi continuamente e portando i satelliti alla destinazione desiderata. Ora i satelliti, che vengono lanciati in orbita alta, impiegano da sei mesi a un anno per salire lentamente più in alto utilizzando i motori di bordo. Durante questo periodo, non possono fare il loro lavoro e non portano soldi. Ma con un rimorchiatore spaziale, i satelliti potrebbero essere dispiegati in orbite inferiori utilizzando piccoli razzi e quindi utilizzati dal rimorchiatore spaziale per portare i satelliti nell'orbita desiderata in pochi giorni. Ciò farebbe risparmiare denaro agli operatori satellitari: non dovrebbero lanciare un grande razzo per portare il loro carico nello spazio.e avrebbero avuto più tempo per lavorare con il loro compagno.
Quindi sì, l'acqua della luna è fresca come carburante, ma non sarà facile iniziare a estrarla. Per prima cosa, devi fare ricognizioni approfondite. Grazie allo studio PNAS, gli scienziati hanno essenzialmente creato una mappa che mostra dove cercare le aree più succose di ghiaccio d'acqua ai poli lunari. Il prossimo passo sarà inviare i moduli di atterraggio e i rover per trovare i siti migliori. Gli scienziati non sanno ancora se il ghiaccio si presenta sotto forma di granita mista a ghiaccio o sotto forma di blocchi solidi mescolati con altro materiale superficiale. “Sappiamo come progettare apparecchiature di estrazione. Semplicemente non sappiamo quale attrezzatura usare , afferma Metzger.
Un'idea è quella di scavare il suolo lunare con un escavatore che invia materiale a un processore. Il processore separa il ghiaccio dal terreno durante il processo di riscaldamento e rompe l'acqua in componenti di base utilizzando l'elettricità. Parte del carburante risultante viene quindi utilizzato per lanciare il resto dell'acqua dalla Luna in un veicolo al deposito di carburante.
Ovviamente tutto questo sarà costoso. "Tutto si riduce a un'analisi dei costi", afferma Metzger. "È più economico lanciare carburante per missili dalla Terra, o è più economico lanciare apparecchiature nello spazio una volta e poi mantenerle e usarle per creare continuamente carburante per missili nello spazio?" Sulla base delle analisi di Metzger, Brissé e Sowers, hanno concluso che ci vorrebbero dieci anni per investire nell'estrazione mineraria sulla luna per trarne profitto. Ma poiché l'estrazione mineraria sulla luna è un'attività rischiosa, i venture capitalist potrebbero non voler essere coinvolti attivamente in questa attività.
Questo è il motivo per cui il team suggerisce che la NASA dovrebbe cofinanziare i primi sviluppi minerari. Pertanto, gli investitori commerciali hanno maggiori probabilità di collaborare con un'agenzia rispettabile che può sostenere alcuni dei costi.
La NASA non fornirà un servizio agli investitori: l'agenzia spaziale ha suggerito che potrebbero essere necessarie fino a 100 tonnellate metriche di carburante ogni anno per alimentare i veicoli spaziali che lasciano la superficie lunare dalla base. Se tutto questo viene lanciato dalla Terra, occorreranno circa 3,5 miliardi di dollari all'anno. I risparmi derivanti dalla creazione di carburante lunare renderanno più economiche le missioni sulla Luna e su Marte. "Le missioni su Marte sarebbero più economiche e anche tutto ciò che facciamo al di fuori della Terra", afferma Sowers. Ad esempio, l'uso di carburante lunare per rifornire di carburante i razzi ridurrebbe il costo del volo sulla luna dalla Terra di un fattore tre, ha detto Sowers. Questo è importante considerando che la NASA sta per condurre di nuovo una missione umana sulla luna.
Ilya Khel
