Програма Artemis має намір відправити людей на Місяць вперше після місій NASA Apollo. Але у цієї нової програми більше можливостей, ніж просто висаджувати туди людей, проводити наукові експерименти, збирати місячне каміння, грати в гольф і потім йти. Метою є встановлення постійної присутності.
Для цього знадобляться ресурси, і одним із таких критичних ресурсів є кисень.
Доктор Пітер А. Куррері десятиліттями працював вченим NASA і був рішучим прихильником польоту людини в космос. З 2021 року Куррері є головним науковим директором Lunar Resources, Inc, яка пропонує нову концепцію для місії Artemis: кисневий трубопровід.
Постійна присутність людини на Марсі вимагає кількох речей для успіху, а основа успіху побудована на воді та кисні. Південний полюс Місяця містить величезну кількість первісного водяного льоду, твердо замороженого в кратерах регіону, куди сонячне світло ніколи не потрапляє. Цей лід можна розтопити і розділити на водень і кисень.
Усі, хто займається місячною наукою, це знають, і усталеною ідеєю є те, що лід буде оброблятися на місці, а кисень поміщатиметься в кріогенні судини під тиском і транспортуватиметься туди, куди буде потрібно. Оскільки в екваторіальних регіонах найбільше сонячного світла та найбільше сонячної енергії, саме там, ймовірно, будуть встановлені місячні бази.
Але замість того, щоб розливати кисень у пляшки та транспортувати його, що може стати складним, Lunar Resources має іншу ідею: побудувати кисневий трубопровід із відкладень льоду на південному полюсі або з місця, де кисень видобувається з реголіту, до об’єктів на Місяці. Ця ідея привернула увагу NASA, і киснепровід на південному полюсі Місяця (LSPOP) є проектом першої фази NIAC, програми інноваційної передової концепції NASA.
«Ми пропонуємо місячний кисневий трубопровід (L-SPoP), газоподібний кисень на південному полюсі Місяця», — пише Куррері в прес-релізі, пояснюючи ідею. «Місячний трубопровід ніколи не проводився, він революціонізує операції на поверхні Місяця для програми Artemis і зменшить вартість і ризик».
Кисень має вирішальне значення. Він потрібен нам у середовищі існування людей, у транспортних засобах і будь-яких системах життєзабезпечення будь-де на Місяці. Він також потрібен нам як окислювач для ракетного палива. Перевезення великої кількості кисню від південного полюса до екватора може бути громіздким і вимагатиме спеціальних транспортних засобів, резервуарів і обладнання. Трубопровід усуне з процесу транспортні засоби та інші ресурси, включно з робочими годинами людини.
«Процес переміщення цього кисню на марсоходах є більш енергоємним, ніж процес видобутку, і вважається найдорожчим аспектом отримання кисню на місці для використання на Місяці, враховуючи великі відстані, на які буде знаходитись зона видобутку ресурсів від людини середовища існування або зрідження», — продовжує Куррері.
NASA вже вклало значні кошти у видобуток кисню та води. Деякі спроби показують, що ми можемо отримати достатню кількість кисню з реголіту. Але вода може надходити лише з льоду на полюсах, і має сенс отримувати звідти кисень, оскільки частину води все одно потрібно буде розділити, щоб отримати водень.
Трубопроводи на Землі є проблемою. Але не на Місяці. Для місячного кисневого трубопроводу витоки не мають значення. Вони не забруднюють і не завдають шкоди. Кисень просто виходить. Немає зміщення або зміни поверхні, щоб порушити трубопровід. Єдина потенційна небезпека — це удар.
Lunar Resources досліджуватиме різні ідеї для своєї концепції місячного трубопроводу, вони починають із 5-кілометрового трубопроводу. «Наша початкова концепція полягає в тому, щоб побудувати 5-кілометровий трубопровід для транспортування газоподібного кисню з джерела виробництва кисню, наприклад, нашого місця електролізу розплавленого реголіту (MRE) або будь-якого іншого джерела, до заводу зі зберігання/зрідження кисню поблизу місячної бази», — пояснює Куррері.
LSPOP буде виготовлено сегментами на поверхні Місяця, а потім з’єднано разом у п’ять кілометрів. Ймовірно, трубопровід буде зроблений з алюмінію, якого багато на поверхні Місяця, особливо на південному полюсі. «Інші метали на місці, які також будуть проаналізовані для розгляду, включають залізо та магній», — пише Куррері.
Трубопровід буде довговічним, придатним для ремонту та еволюції. Це також було б дешевше, ніж інші методи, хоча виробництво на Місяці все одно потребувало б певної підтримки з боку Землі.
У Lunar Resources кажуть, що трубопровід може бути побудований роботом з металів з місячного реголіту, хоча деяке мінімальне використання земних матеріалів все ж таки буде потрібно. Його також можна відремонтувати роботом. NASA прогнозує, що для Artemis спочатку знадобиться 10000 кг кисню на рік, і LSPOP може досягти цього з швидкістю потоку близько 2 кг/год. Він потребує мінімальної потужності протягом усього терміну служби, він буде дуже надійним, а час його життя в місячному середовищі перевищить 10 років.
Кисневий трубопровід на південному полюсі Місяця є першою фазою програми NIAC. Це означає, що NASA профінансує 9-місячне дослідження концепції. Це надає можливість дослідити загальну життєздатність і підвищити рівень технологічної готовності (TRL) LSPOP. Після завершення першої фази Lunar Resources може подати заявку на фінансування другої фази, яка розробляє концепції протягом двох років.
