Tempat-tempat terdingin di Bumi dan sekitarnya tidak mendekati suhu malam bulan purnama - dan sangat sulit untuk membuat basis yang dapat melindungi pemukim dari suhu seperti itu. Selama beberapa dekade, pemikiran untuk menjajah bulan telah mengkhawatirkan para ilmuwan dan orang-orang yang berpandangan jauh ke depan. Berbagai konsep koloni bulan telah muncul di layar TV dan monitor.
Mungkin koloni bulan akan menjadi langkah logis berikutnya bagi umat manusia. Ini adalah tetangga terdekat kita di bintang-bintang, yang berjarak sekitar 383.000 kilometer dari kita, yang menyederhanakan dukungan sumber daya. Selain itu, terdapat kelebihan helium-3 di bulan, bahan bakar ideal untuk reaktor termonuklir, yang sangat langka di Bumi.
Rute koloni bulan permanen secara teoritis dibuat sketsa oleh berbagai program luar angkasa. China telah menyatakan minatnya untuk menemukan pangkalan di sisi jauh bulan. Pada bulan Oktober 2015, Badan Antariksa Eropa dan Roscosmos merencanakan sejumlah misi ke Bulan untuk menilai kemungkinan penempatan permukiman permanen.
Meski demikian, satelit kami memiliki sejumlah masalah. Bulan membuat satu revolusi dalam 28 hari Bumi, dan malam bulan berlangsung selama 354 jam - lebih dari 14 hari Bumi. Siklus malam yang panjang berarti penurunan suhu yang signifikan. Suhu di ekuator berkisar antara 116 derajat Celcius pada siang hari hingga -173 derajat pada malam hari.
Malam bulan yang diterangi cahaya bulan akan lebih singkat jika pangkalan terletak di Kutub Utara atau Selatan. “Ada banyak alasan untuk membangun pangkalan seperti itu di kutub, tetapi ada faktor lain yang perlu dipertimbangkan selain jam matahari,” kata Edmond Trollope, insinyur operasi luar angkasa di Telespazio VEGA Deutschland. Seperti di Bumi, suhu di kutub bisa sangat dingin.
Di kutub bulan, Matahari akan bergerak di sepanjang cakrawala, bukan melintasi langit, jadi Anda harus membangun panel samping (dalam bentuk dinding), yang akan mempersulit konstruksi. Basis datar yang besar di ekuator akan mengumpulkan banyak panas, tetapi untuk mendapatkan panas di kutub, Anda harus membangunnya ke atas, yang tidak mudah. “Dengan lokasi yang masuk akal, perbedaan suhu dapat dikontrol dengan mudah,” kata Volcker Meiwald, ilmuwan di DLR German Aerospace Center.
Video promosi:
Variabilitas suhu yang luas pada siklus siang dan malam berarti bahwa pangkalan bulan harus dilengkapi tidak hanya dengan isolasi yang cukup dari dingin yang membekukan dan panas yang membakar, tetapi juga untuk mengatasi tekanan termal dan ekspansi termal.
Perlindungan termal
Misi robotik pertama ke bulan, seperti misi Bulan Soviet, dirancang untuk hidup satu hari di bulan (dua minggu Bumi). Pendarat misi Surveyor NASA dapat melanjutkan pekerjaan pada hari lunar berikutnya. Namun kerusakan yang terjadi pada komponen pada malam hari seringkali menghambat perolehan data ilmiah.
Penemu bulan dari program luar angkasa Soviet dengan nama yang sama, yang dilakukan pada akhir tahun 60-an dan 70-an, memasukkan elemen pemanas radioaktif dengan sistem ventilasi yang cerdik, yang memungkinkan kendaraan untuk hidup hingga 11 bulan. Penjelajah bulan akan berhibernasi di malam hari dan meluncur bersama matahari saat energi matahari tersedia.
Salah satu opsi untuk menghindari fluktuasi termal yang tinggi adalah dengan mengubur bangunan dalam regolit bulan. Bahan bubuk yang menutupi permukaan Bulan ini memiliki konduktivitas termal yang rendah dan ketahanan yang tinggi terhadap radiasi matahari. Ini berarti ia memiliki sifat isolasi yang kuat, dan semakin dalam koloni, semakin tinggi perlindungan termal. Selain itu, karena pangkalan akan memanas dan panas di bulan tidak ditransfer dengan baik karena kurangnya atmosfer, hal ini akan mengurangi tekanan termal lebih lanjut.
Namun, meski gagasan "mengubur" koloni, pada prinsipnya, diterima dengan sukses, dalam praktiknya itu akan menjadi tugas yang sangat sulit. “Saya belum melihat proyek yang bisa menangani ini,” kata Volcker. "Mereka seharusnya menjadi kendaraan konstruksi robotik yang dapat dikendalikan dari jarak jauh."
Sematkan atau tutupi?
Metode lain yang memungkinkan untuk mencapai hasil yang diinginkan terletak di tanah itu sendiri. Penetrator yang mampu menembus permukaan selama tumbukan telah diusulkan (tetapi dalam skala yang lebih kecil) untuk beberapa misi bulan, seperti Lunar-A Jepang dan MoonLite Inggris (proyek saat ini ditunda, meskipun gagasan pendaratan penetrasi begitu meyakinkan sehingga ESA memutuskan untuk menggunakan untuk mekanisme pengiriman cepat sampel untuk analisis dari permukaan dan bawah permukaan planet atau bulan). Keuntungan dari konsep ini adalah bahwa pangkalan terkubur pada benturan, yang berarti pangkalan tersebut akan terkena kondisi termal yang relatif sedang sebelum dilindungi.
Namun, akan tetap ada masalah dengan penyediaan energi, karena proyek penetrasi tipikal hanya menawarkan pilihan energi matahari yang sangat terbatas. Ada juga masalah beban akselerasi tabrakan yang tinggi dan akurasi tinggi yang diperlukan untuk panduan. “Gaya tumbukan yang dibutuhkan untuk menggali struktur akan sangat sulit untuk disesuaikan dengan fungsi yang dibutuhkan dari pangkalan berawak,” kata Trollope.
Alternatif untuk ini adalah dengan menuangkan regolith bulan di atas koloni, kemungkinan menggunakan mesin seperti excavator hidrolik. Tetapi untuk melakukan ini secara efektif, Anda harus bekerja dengan cepat.
Jika regolit bulan tidak dapat dituangkan di atas koloni, topi multilayer isolasi (MLI) dapat dipasang di atasnya, yang akan mencegah pembuangan panas. Bahan isolasi termal MLI banyak digunakan pada pesawat ruang angkasa, melindunginya dari dinginnya ruang angkasa.
Keuntungan dari metode ini adalah memungkinkan susunan surya digunakan untuk mengumpulkan dan menyimpan energi selama dua minggu hari lunar. Tetapi jika tidak terkumpul cukup energi, metode pembangkit energi alternatif harus dipertimbangkan.
Generator termoelektrik dapat menyediakan energi bagi koloni selama siklus malam: meskipun efisiensinya rendah, namun tidak memiliki masalah dengan pemeliharaan, karena tidak memiliki bagian yang bergerak. Generator Termoelektrik Radioisotop (RTG) menawarkan efisiensi yang tinggi dan memiliki sumber bahan bakar yang sangat kompak. Tapi alasnya harus dilindungi dari radiasi, sambil membiarkannya mentransfer panas. Logistik pemasangan generator isotop radioaktif yang dapat dilepas penuh dengan masalah: risiko akan terus berlanjut, dari lepas landas dari Bumi hingga pendaratan di Bulan, bersama dengan masalah politik dan keamanan.
Reaktor fisi dapat digunakan, tetapi akan ada lebih banyak masalah dengan mereka, termasuk yang tercantum di atas.
Dan jika reaktor termonuklir dikembangkan, mereka juga dapat digunakan di Bulan, mengingat kelebihan helium-3. Baterai - seperti baterai lithium-ion - juga bisa berguna, asalkan tenaga surya yang cukup dihasilkan dalam siklus malam dua minggu.
Ada ide untuk memberikan daya ke stasiun di permukaan selama siklus malam menggunakan satelit yang mengorbit yang akan mengirimkan energi melalui gelombang mikro atau laser. Ide ini telah diselidiki 10 tahun lalu. Studi ini menemukan bahwa untuk pangkalan bulan yang besar, membutuhkan ratusan kilowatt energi yang dipasok dari orbit oleh laser 50 kilowatt, rectenna (sejenis antena yang mengubah energi elektromagnetik menjadi arus listrik searah) akan berdiameter 400 meter, dan di satelit - 5 meter persegi. kilometer panel surya. Stasiun Luar Angkasa Internasional berukuran sekitar 3,3 meter persegi. km dari panel surya.
Meskipun ada kesulitan yang signifikan dalam membangun koloni yang harus bertahan dari siklus bulan malam yang keras, hal itu bukannya tidak dapat diatasi. Dengan perlindungan termal yang tepat dan sistem pembangkit listrik yang tepat selama dua minggu malam yang panjang, kita bisa memiliki koloni bulan dalam dua puluh tahun ke depan. Dan kemudian kita bisa mengalihkan pandangan kita lebih jauh.
