Como nós colonizamos a lua?

Bem-vindo de volta à nossa série sobre Colonização do Sistema Solar! Hoje, vamos dar uma olhada nos vizinhos celestes mais próximos da Terra. É isso mesmo, vamos dar uma olhada na lua!

Todos nós já ouvimos sobre isso mais de uma vez em nossas vidas e até mesmo ter alguns pensamentos próprios sobre o assunto. Mas para as agências espaciais ao redor do mundo, futuristas e empresas aeroespaciais privadas, a ideia de colonizar a Lua não é uma questão de “se”, mas “quando” e “como”. Para alguns, estabelecer uma presença humana permanente na Lua é uma questão de destino, enquanto para outros é uma questão de sobrevivência.

Não é de surpreender que os planos para estabelecer um assentamento humano sejam anteriores ao pouso na Lua e à Corrida Espacial. Nas últimas décadas, muitos desses planos foram atualizados e atualizados graças aos planos para uma nova era de exploração lunar. Então, o que seria necessário para estabelecer uma presença humana permanente na Lua, quando isso aconteceria, e estamos à altura desse desafio?

Mesmo antes de as propostas serem feitas para as colônias lunares, a idéia da humanidade vivendo na Lua foi explorada extensivamente na ficção, com exemplos que remontam a mais de um século. Além disso, houve uma especulação considerável até o início do século 20 de que a Lua já pode ser habitada por formas de vida indígenas (muito parecido com o que se acreditava sobre Marte).

Exemplos em ficção:

Entre as décadas de 1940 e 1960, o autor de ficção científica Robert A. Heinlein escreveu extensivamente sobre as primeiras viagens e eventual colonização da Lua. Estes incluíram vários contos da década de 1940 que descrevem como seria a vida em assentamentos em "Luna" (o nome comumente usado por Heinlein para descrever uma Lua colonizada).

Em 1966, Heinlein lançou o romance ganhador do Prêmio Hugo, The Moon is a Harsh Mistress, que conta a história dos descendentes de uma colônia penal lunar lutando pela independência da Terra. Esta história recebeu grande aclamação pela forma como combinou comentários políticos com questões como exploração espacial, sustentabilidade e inteligência artificial. Foi também neste trabalho que Heinlein cunhou o termo “TANSTAAFL” - um acrônimo para “Não há nada como um almoço grátis”.

Em 1985, Heinlein lançou The Cat Who Walks Through Walls , onde grande parte do livro acontece em uma Luna Livre depois que ele ganhou sua luta pela independência e inclui personagens de alguns de seus trabalhos anteriores.

A colonização lunar também foi explorada na ficção pelo falecido e grande Arthur C. Clarke. Isso incluiu o conto Earthlight (1955), onde um assentamento na Lua se encontra no meio de uma guerra entre a Terra e uma aliança entre Marte e Vênus. Isto foi seguido porA Fall of Moondust (1961), que apresenta um navio lunar cheio de turistas afundando em um mar de Moondust.

Em 1968, Clarke colaborou com o diretor Stanley Kubrick para criar o filme de ficção científica 2001: Uma Odisséia no Espaço , onde parte da trama acontece em uma colônia lunar americana que é colocada em quarentena depois que um objeto de origem alienígena é encontrado nas proximidades. Clarke elaborou isso na versão original que foi lançada no mesmo ano. Uma colônia lunar também é mencionada na Nebulosa de Clarke e no romance vencedor do Prêmio Hugo, Rendezvous with Rama (1973).

Sua colega de ficção científica Ursula K. Le Guin também inclui uma colônia lunar em seu romance de 1971, The Lathe of Heaven , que ganhou o Locus Award de Melhor Romance em 1972 e foi adaptado para o cinema duas vezes (1980 e 2002). Em uma realidade alternativa, as bases lunares são estabelecidas em 2002 e depois atacadas por uma espécie alienígena hostil de Aldebaran (que em outra realidade é benigna).

Em 1973, o falecido e grande Isaac Asimov lançou o romance Os Deuses , onde a terceira seção acontece em um assentamento lunar no início do século 22. The Lunatics (1988), de Kim Stanley Robinson (autor da trilogia Red Mars , 2312 e Aurora ), centra-se num grupo de mineiros escravizados, forçados a trabalhar sob a superfície lunar, a lançar uma rebelião.

O conto de 1995 " Byrd Land Six ", de Alastair Reynolds, menciona uma colônia da Lua com uma economia centrada na mineração do hélio-3. Em 1998, Ben Bova lançou Moonrise e Moonwar , dois romances que se centravam em uma base lunar estabelecida por uma corporação americana e que acabou se rebelando contra a Terra. Estas são parte de sua série “ Grand Tour ” que coletivamente trata da colonização do Sistema Solar.

Em 2017, Andy Weir (autor de The Martian ) lançou Artemis , um romance ambientado em uma cidade lunar cuja economia é construída em torno do turismo lunar. Considerável atenção é dada aos detalhes da vida diária na Lua, que inclui descrições de uma usina nuclear, uma fundição de alumínio e uma instalação de produção de oxigênio.

Propostas:

O primeiro exemplo registrado de humanos vivendo na Lua foi feito no século XVII pelo bispo John Wilkins. Em seu Discurso sobre um novo mundo e outro planeta (1638), ele previu que os humanos um dia aprenderiam a dominar o vôo e estabelecer uma colônia lunar. No entanto, propostas detalhadas e cientificamente fundamentadas não viriam até o século XX.

Em 1901, HG Wells escreveu Os Primeiros Homens na Lua , que conta a história dos habitantes lunares nativos (selenitas) e inclui elementos da ciência real. Em 1920, Konstantin Tsiolkovsky (aclamado por muitos como o “pai da astronáutica e do rocketry”) escreveu o romance Outside the Earth . Este romance conta a história de humanos colonizando o Sistema Solar e descreve em detalhes como seria a vida no espaço.

Com o início da Corrida Espacial na década de 1950, vários conceitos e designs foram sugeridos por cientistas, engenheiros e arquitetos. Em 1954, Arthur C. Clarke propôs a criação de uma base lunar constituída por módulos infláveis ​​cobertos de pó lunar para isolamento. As comunicações seriam mantidas com astronautas no campo usando um mastro de rádio inflável.

Com o tempo, uma cúpula maior e permanente seria construída com um purificador de ar baseado em algas, um reator nuclear para energia e canhões eletromagnéticos para lançar carga e combustível para os navios no espaço. Clarke iria explorar essa proposta ainda mais com seu conto de 1955 Earthlight.

Em 1959, o Exército dos EUA lançou um estudo conhecidocomo Project Horizon , um plano para estabelecer um forte na Lua em 1967. O plano previa um primeiro pouso realizado por dois "soldados-astronautas" em 1965, seguido por trabalhadores da construção civil e cargas entregues usando iterações do foguete Saturno I logo em seguida .

Em 1959, John S. Rinehart - então diretor do Laboratório de Pesquisa em Mineração da Escola de Minas do Colorado - sugeriu uma estrutura lunar que poderia “[flutuar] em um oceano estacionário de poeira”. Isso foi em resposta à então teoria popular de que havia oceanos de regolito que estavam a 1,5 km de profundidade na Lua.

Esse conceito foi delineado no estudo de Rinehart, “ Critérios básicos para a construção da Lua ”, no Journal of the British Interplanetary Society , onde ele descreveu uma “base flutuante” consistindo de um meio cilindro com meia-cúpula nas duas extremidades e um escudo micrometeoróide. colocado acima.

Uma base lunar, como imaginado pela NASA na década de 1970. Crédito: NASA

Em 1961, mesmo ano em que o presidente Kennedy anunciou o Programa Apollo, a Força Aérea dos EUA divulgou um relatório secreto baseado na avaliação anterior de uma base militar lunar feita pelo Exército dos EUA. Conhecido como o Projeto Lunex , o plano previa uma aterrissagem lunar que levaria a uma base subterrânea da Força Aérea na Lua em 1968.

Em 1962, John DeNike (o Gerente do Programa de Programas Avançados da NASA) e Stanley Zahn (Diretor Técnico da Lunar Basing Studies na Divisão Espacial da Martin Company) publicaram um estudo intitulado “Lunar Basing”. Seu conceito exigia uma base subterrânea localizada no Mar da Tranquilidade, o futuro local de pouso da missão Apollo 11 .

Como a proposta de Clarke, essa base dependeria de reatores nucleares para energia e um sistema de filtragem de ar baseado em algas. A base seria composta de 30 módulos habitacionais divididos entre sete áreas de convivência, oito áreas de operações e 15 áreas de logística. a base geral medirá 1300 m² (14.000 pés²) de tamanho que poderia acomodar 21 tripulantes.

Durante a década de 1960, a NASA produziu vários estudos que defendiam a criação de habitats inspirados na arquitetura da missão do Programa Apollo (em particular, o foguete Saturno V e seus derivados). Esses planos previam a instalação de módulos de estação espacial na superfície lunar e o uso de projetos e tecnologias existentes para reduzir custos e garantir confiabilidade.

Construir uma base lunar pode ser mais fácil se os astronautas puderem coletar materiais locais para a construção e suporte à vida em geral. Crédito: NASA / Pat Rawlings

Em 1963, durante o 13º Anais do Colóquio de Exploração Lunar e Planetária, William Sims produziu um estudo intitulado “Arquitetura da Base Lunar”. Seu projeto pedia que um habitat fosse construído sob a parede de uma cratera de impacto, com um campo de pouso nas proximidades para espaçonaves. O habitat seria de três andares com o upper nível proporcionando uma visão da superfície através das janelas.

Essas janelas também permitiriam a entrada de luz no habitat e seriam isoladas com tanques de água para proteção contra radiação. A energia deveria ser fornecida por reatores nucleares, enquanto seções do habitat seriam dedicadas a fornecer espaços de escritório, oficinas, laboratórios, áreas de convivência e uma fazenda para produzir o máximo possível de alimentos da tripulação.

Mas talvez o projeto mais influente da era Apollo tenha sido o " Estudo de Síntese da Base Lunar " em dois volumes , concluído em 1971 pela empresa aeroespacial North American Rockwell. O estudo produziu um projeto conceitual para uma série de Bases de Superfície Lunar (LSB) que foram derivadas de um estudo relacionado para uma estação lunar em órbita.

Em anos mais recentes, várias agências espaciais têm propostas para construir colônias na Lua. Em 2006 , o Japão anunciou planos para uma base lunar até 2030. A Rússia fez uma proposta semelhante em 2007 , que seria construída entre 2027-32. Em 2007, Jim Burke, da Universidade Internacional do Espaço, na França, propôs a criação de uma Arca Lunar de Noé para garantir que a civilização humana sobrevivesse a um evento cataclísmico.

Impressão artística de uma base lunar impressa em 3D. Crédito: ESA / Foster + Partners

Em agosto de 2014 , representantes da NASA reuniram-se com líderes do setor para discutir maneiras econômicas de construir uma base lunar nas regiões polares até 2022. Em 2015, a NASA delineou um conceito para o assentamento lunar que dependeria de trabalhadores robóticos (conhecido como Trans -Formers ) e heliostats para criar um assentamento lunar ao redor da região polar sul da Lua.

Em 2016, o chefe da ESA, Johann-Dietrich Wörner, propôs a criação de uma aldeia internacional na Lua como sucessora da estação espacial internacional. A criação desta vila dependeria das mesmas parcerias interinstitucionais que a ISS, bem como parcerias entre governos e interesses privados.

Desafios:

Escusado será dizer que a criação de uma colônia lunar seria um enorme compromisso em termos de tempo, recursos e energia. Enquanto o desenvolvimento de foguetes reutilizáveis ​​e outras medidas estão reduzindo os custos de lançamentos individuais, o envio de cargas úteis para a Lua ainda é um empreendimento muito caro - especialmente onde múltiplos lançamentos pesados ​​seriam necessários.

Há também a questão dos muitos perigos naturais que vêm de viver em um corpo como a lua. Estes incluem extremos de temperatura, onde o lado voltado para o Sol experimenta altos de 117 ° C (242 ° F), enquanto o lado escuro apresenta baixas temperaturas de -43 ° C (-46 ° F). A maior parte da superfície lunar também está exposta a impactos de meteoróides e micrometeoróides.

Uma impressão artística de uma explosão lunar - causada pelo impacto de um meteorito. Crédito: NASA / Jennifer Harbaugh

A Lua também tem uma atmosfera que é tênue, é praticamente vácuo. Isso é parte da razão pela qual a Lua passa por tais extremos de temperatura e porque a superfície é marcada por impactos (ou seja, não há atmosfera para os meteoros queimarem). Isso também significa que qualquer assentamento terá que ser hermético, pressurizado e isolado contra o ambiente externo.

A falta de uma atmosfera (assim como uma magnetosfera) também significa que a superfície está exposta a muito mais radiação do que estamos acostumados aqui na Terra. Isso inclui a radiação solar, que fica muito pior durante um evento solar e raios cósmicos.

Métodos possíveis:

Desde o começo da Era Espacial, várias propostas foram feitas para como e onde uma colônia lunar poderia ser construída. O local é de particular importância, uma vez que qualquer acordo terá que fornecer um grau de proteção contra os elementos. Como diz o ditado, as três considerações mais importantes no setor imobiliário são: “localização, localização e localização”.

Por essa razão, várias propostas foram feitas ao longo dos anos para construir habitats lunares em locais que permitiriam proteção natural e / ou contenção. Atualmente, a mais popular delas é a Bacia Aitken do Pólo Sul , uma região de grande impacto em torno da região polar sul da Lua, que é altamente craterada.

Dados de elevação da Lua mostrando a Bacia do Pólo Sul-Aitken. Crédito: NASA / GSFC / University of Arizona

Um dos principais atrativos dessa região é o fato de ser permanentemente sombreada, o que significa que ela experimenta temperaturas muito mais estáveis. Além disso, múltiplas missões confirmaram a presença de gelo de água na região, que poderia ser colhida para fazer tudo a partir do hidrogênio (ouhidrazenocombustível e oxigénio gasoso para beber e água de irrigação.

Além disso, qualquer tentativa de colonizar a Lua precisará alavancar tecnologias como manufatura aditiva (também conhecida como impressão 3D), trabalhadores de robôs e telepresença. A base (ou bases) também precisará ser fabricada e fornecer o máximo possível usando recursos locais, um método conhecido como utilização de recursos in-situ (ISRU).

A NASA e a ESA têm explorado o conceito há muitos anos e ambos produziram seus próprios métodos para transformar o regolito lunar e outros recursos em materiais utilizáveis. Por exemplo, desde 2013, a ESA tem trabalhado com a firma de design de arquitetura Foster + Partners para projetar sua International Moon Village .

O método proposto para construir essa base consiste em colocar estruturas infláveis ​​na superfície, que seriam então cobertas com uma forma de concreto feito de regolito lunar, óxido de magnésio e um sal aglutinante. A NASA propôs um método similar que chama trabalhadores robóticos usando o regolito “sinterizado” para bases de impressão 3D. Isso consiste em derreter o regolito, bombardeando-o com microondas e depois imprimindo-o como uma cerâmica derretida.

Outras idéias envolvem construir habitats no solo e ter um nível superior que forneça acesso à superfície e permita a entrada de luz natural. Há até mesmo a proposta de construir assentamentos lunares dentro de tubos de lava estáveis, o que não fariaapenas fornecem proteção contra o vácuo do espaço e impactos, mas podem ser pressurizados com maior facilidade.

Existe até a proposta de uma base Solenóide da Lua que forneceria sua própria proteção contra radiação. Este conceito foi apresentado pelo engenheiro civil Marco Peroni no Fórum e Exposição de Espaço e Astronáutica 2017 e consiste em cúpulas transparentes delimitadas por um toróide de cabos de alta tensão. Esse toro forneceria blindagem magnética ativa contra radiação e permitiria que assentamentos fossem construídos em qualquer lugar da superfície.

A abundância de gelo ao redor das regiões polares fornecerá aos colonos uma fonte constante de água para beber, irrigação e pode até mesmo ser processada para produzir combustível e oxigênio respirável. Um rigoroso regime de reciclagem será necessário para garantir que os resíduos sejam mantidos a um mínimo, e banheiros de compostagem provavelmente serão usados ​​em vez de vasos sanitários com descarga.

Esses banheiros de compostagem poderiam ser combinados com o regolito lunar para criar um solo crescente, que poderia então ser irrigado com água colhida localmente. Isso seria essencial, já que os colonos lunares precisariam cultivar grande parte de sua própria comida para reduzir o número de remessas que precisariam ser enviadas da Terra regularmente.

A água lunar também pode ser usada como fonte de energia se as colônias estiverem equipadas com baterias de eletrólise (onde as moléculas de água são divididas em hidrogênio e oxigênio e o hidrogênio é queimado). Outras fontes de energia poderiam incluir painéis solares, que poderiam ser construídos em torno das bordas das crateras e canalizar a energia para os assentamentos dentro deles.

A energia solar baseada no espaço também seria capaz de fornecer energia abundante aos assentamentos em toda a paisagem lunar. Os reatores nucleares são outra opção, assim como os reatores de fusão ( tokamak ). Esta última opção é especialmente atraente, dada a abundância de Hélio-3 (uma fonte de energia para reatores de fusão) na superfície lunar.

Benefícios potenciais:

Para ser justo, estabelecer uma colônia em qualquer um dos corpos celestes em nosso Sistema Solar tem alguns benefícios potenciais sérios. Mas ter uma colônia no corpo celestial mais próximo da Terra seria particularmente benéfico. Não somente poderíamos conduzir pesquisas, extrair recursos e colher os benefícios de novas tecnologias, mas ter uma base na Lua facilitaria as missões e os esforços de colonização para outros planetas e luas.

Para simplificar, uma colônia na Lua poderia atuar como ponto de partida para Marte, Vênus, o Cinturão de Asteróides e além. Por ter infra-estrutura na superfície da Lua e em órbita - que poderia reabastecer e consertar espaçonaves mais para dentro do Sistema Solar - nós poderíamos cortar bilhões dos custos das missões do espaço profundo.

Esta é uma das razões pelas quais a NASA está planejando estabelecer uma estação espacial em órbita da Lua - o Lunar Orbital Platform Gateway (LOP-G), também conhecido como. o Lunar Gateway, anteriormente conhecido como Deep Space Gateway. É também uma das razões pelas quais a ESA quer construir a sua Aldeia da Lua com parceiros internacionais. A China e a Rússia também estão contemplando sua própria superfície ou postos avançados orbitais por essa razão precisa.

A pesquisa lunar também seria altamente lucrativa. Ao estudar os efeitos da baixa gravidade no corpo humano, os astronautas estarão mais bem preparados para lidar com os efeitos de viagens espaciais de longa duração, missões a Marte e outros corpos onde o baixo-g é uma realidade. Esses estudos também poderiam ajudar a preparar o caminho para o estabelecimento de colônias nesses corpos.

O outro lado da Lua também apresenta sérias oportunidades para todos os tipos de astronomia. Como está voltado para longe da Terra, o lado mais distante da Lua está livre de interferência de rádio, tornando-o um local privilegiado para radiotelescópios. Como a Lua não tem atmosfera, as matrizes de telescópio óptico - como o Very Large Telescope (VLT) do ESO no Chile - também ficariam livres de interferência.

E então você tem interferômetros - como o LIGO e o Event Horizon Telescope (EHT) que seria capaz de procurar por ondas gravitacionais e buracos negros com maior eficácia. Estudos geológicos também poderiam ser realizados, revelando muito mais sobre a Lua e a formação do sistema Terra-Lua.

A impressão dos artistas da Base Alfa da Lua, o posto avançado lunar da SpaceX, fornecido com a nave espacial (aka. BFR). Crédito: SpaceX

A abundância de recursos na Lua, como o hélio-3 e vários metais preciosos e terras raras, também poderia permitir uma economia de exportação. Isso seria auxiliado pelo fato de que a Lua tem uma velocidade de escape muito menor do que a da Terra - 2,38 km / s (1,5mps) em comparação com 11,186 km / s (6,95 mps). Isso se deve à Lua ter uma fração da gravidade da Terra (0,1654 g ), o que significa que lançar cargas no espaço seria muito mais barato.

Mas é claro que nenhuma economia lunar estaria completa sem o turismo lunar. Uma colônia na superfície, mais a infraestrutura em órbita, faria visitas regulares à Lua, com boa relação custo-benefício e até mesmo lucrativas. Não é difícil imaginar que isso possa levar ao estabelecimento de todos os tipos de atividades de lazer - desde resorts e cassinos a museus e expedições pela superfície.

Com o tipo certo de compromisso em termos de recursos, dinheiro e trabalho - para não mencionar algumas almas seriamente aventureiras! - poderia haver algo como Selenians algum dia (ou como Heinlein os chamou, "Loonies").

Fonte - Universe Today