Mijnbouw Grond en ijs zou van groot belang kunnen zijn voor het overleven van de mens op de maan

Als je op dit moment naar de maan zou worden getransporteerd, zou je zeker en snel sterven. Dat komt omdat er geen atmosfeer is, de oppervlaktetemperatuur varieert van een geroosterde 130 graden Celsius (266 graden F) tot een bot-koelen minus 170 graden C (minus 274 graden F). Als het gebrek aan lucht of gruwelijke hitte of kou je niet doodt, zal micrometeorietbombardement of zonnestraling dat wel zijn. In alle opzichten is de maan geen gastvrije plek om te zijn.

Maar als menselijke wezens de maan willen verkennen en er mogelijk op een dag zullen wonen, zullen we moeten leren omgaan met deze uitdagende omgevingsomstandigheden. We hebben habitats, lucht, voedsel en energie nodig, evenals brandstof om raketten terug naar de aarde en mogelijk andere bestemmingen te krijgen. Dat betekent dat we middelen nodig hebben om aan deze vereisten te voldoen. We kunnen ze met ons meenemen van de aarde - een dure propositie - of we zullen moeten profiteren van bronnen op de maan zelf. En dat is waar het idee van "gebruik van in-situ bronnen", of ISRU, binnenkomt.

Zie ook: Het internet is verliefd geworden met de nieuwe video van NASA

Het ondersteunen van pogingen om maanmaterialen te gebruiken, is de wens om tijdelijke of zelfs permanente menselijke nederzettingen op de maan te vestigen - en dat heeft tal van voordelen. Maanbasissen of koloniën zouden bijvoorbeeld onschatbare training en voorbereiding kunnen bieden voor missies naar verder gevlogen bestemmingen, waaronder Mars. Het ontwikkelen en gebruiken van maanhulpbronnen zal waarschijnlijk leiden tot een groot aantal innovatieve en exotische technologieën die nuttig zouden kunnen zijn op aarde, zoals het geval was met het internationale ruimtestation.

Als een planetaire geoloog ben ik gefascineerd door hoe andere werelden ontstonden en welke lessen we kunnen leren over de vorming en evolutie van onze eigen planeet. En omdat ik op een dag hoop de maan daadwerkelijk persoonlijk te bezoeken, ben ik vooral geïnteresseerd in hoe we de bronnen daar kunnen gebruiken om de menselijke verkenning van het zonnestelsel zo zuinig mogelijk te maken.

In-Situ Resource Utilization

ISRU klinkt als science fiction, en voorlopig is het dat grotendeels. Dit concept omvat het identificeren, extraheren en verwerken van materiaal van het maanoppervlak en de binnenkant en het omzetten in iets nuttigs: zuurstof voor ademhaling, elektriciteit, bouwmaterialen en zelfs raketbrandstof.

Veel landen hebben een hernieuwde wens geuit om terug te gaan naar de maan. NASA heeft een veelheid aan plannen om dit te doen, China landde een rover aan de overkant van de maan in januari en heeft daar op dit moment een actieve rover en talloze andere landen hebben hun zinnen gezet op maanmissies. De noodzaak om materialen te gebruiken die al op de maan aanwezig zijn, wordt dringender.

Het anticiperen op het leven in de maan drijft engineering en experimenteel werk aan om te bepalen hoe efficiënt maanmateriaal kan worden gebruikt om menselijke verkenning te ondersteunen. Het Europees Ruimtevaartagentschap is bijvoorbeeld van plan om in 2022 een ruimtevaartuig aan de zuidelijke zuidpool te landen om onder water te boren op zoek naar waterijs en andere chemicaliën. Dit vaartuig heeft een onderzoeksinstrument dat is ontworpen om water uit de maanbodem of regoliet te verkrijgen.

Er zijn zelfs discussies geweest over het uiteindelijk delven en transporteren van de helium-3 opgesloten in de maanregoliet. Helium-3 (een niet-radioactieve isotoop van helium) zou als brandstof voor fusiereactoren kunnen worden gebruikt om enorme hoeveelheden energie te produceren tegen zeer lage milieukosten - hoewel fusie als energiebron nog niet is aangetoond, en het volume extraheerbare helium-3 is onbekend. Desalniettemin, zelfs als de ware kosten en baten van de maan ISRU nog te bezien zijn, is er weinig reden om te denken dat de aanzienlijke huidige interesse in het delven van de maan niet zal voortduren.

Het is vermeldenswaard dat de maan misschien niet een bijzonder geschikte bestemming is voor het delven van andere waardevolle metalen zoals goud, platina of zeldzame aarde-elementen. Dit komt door het proces van differentiatie, waarbij relatief zware materialen zinken en lichtere materialen opstijgen wanneer een planetair lichaam gedeeltelijk of bijna volledig gesmolten is.

Dit is eigenlijk wat er gebeurt als je een reageerbuis schudt die is gevuld met zand en water. In eerste instantie wordt alles met elkaar vermengd, maar dan scheidt het zand zich uiteindelijk van de vloeistof en zinkt naar de bodem van de buis. En net als voor de Aarde ligt de inventaris van de meeste van de maan van zware en waardevolle metalen waarschijnlijk diep in de mantel of zelfs in de kern, waar ze in wezen onmogelijk te bereiken zijn. Inderdaad, het is omdat minder belangrijke lichamen zoals asteroïden in het algemeen geen differentiatie ondergaan dat ze zulke veelbelovende doelen zijn voor het opsporen en ontginnen van mineralen.

Lunar formatie

Inderdaad, de maan heeft een speciale plaats in de planetaire wetenschap omdat het het enige andere lichaam in het zonnestelsel is waar mensen voet aan wal hebben gezet. Het NASA Apollo-programma in de jaren zestig en zeventig zag in totaal 12 astronauten lopen, stuiteren en op het oppervlak roven. De gesteentemonsters die ze terugbrachten en de experimenten die ze daar achterlieten hebben ons in staat gesteld niet alleen onze maan beter te begrijpen, maar ook hoe planeten zich in het algemeen vormen, dan ooit anders mogelijk zou zijn geweest.

Van die missies en anderen in de daaropvolgende decennia hebben wetenschappers veel over de maan geleerd. In plaats van te groeien uit een wolk van stof en ijs zoals de planeten in het zonnestelsel deden, hebben we ontdekt dat onze naaste buur waarschijnlijk het resultaat is van een gigantische botsing tussen de proto-aarde en een object van Mars-formaat. Die botsing veroorzaakte een enorme hoeveelheid puin, waarvan sommige later samenvloeiden met de maan. Uit analyses van maanmonsters, geavanceerde computermodellen en vergelijkingen met andere planeten in het zonnestelsel, hebben we onder andere geleerd dat kolossale effecten de regel zouden kunnen zijn, en niet de uitzondering, in de beginperiode van dit en andere planetaire systemen..

Het uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek naar de maan zou een dramatische toename in ons begrip van hoe onze natuurlijke satelliet tot stand kwam, en welke processen op en binnen de oppervlakte werken, tot stand brengen om te laten zien hoe het werkt.

De komende decennia houden de belofte in van een nieuw tijdperk van verkenning van de maan, met mensen die daar gedurende langere tijd leven, mogelijk gemaakt door de winning en het gebruik van de natuurlijke rijkdommen van de maan. Met gestage, vastberaden inspanning kan de maan niet alleen een thuis voor toekomstige ontdekkingsreizigers worden, maar de perfecte opstap om onze volgende reuzesprong te maken.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Paul K. Byrne. Lees hier het originele artikel.