Desde que começamos a enviar missões tripuladas à lua, as pessoas têm sonhado com o dia em que poderemos um dia colonizá-la. Apenas imagine, um assentamento na superfície lunar, onde todos se sentem constantemente cerca de 15% tão pesados ​​quanto aqui na Terra. E em seu tempo livre, os colonos fazem todos os tipos de viagens interessantes de pesquisa pela superfície em veículos lunares. Tenho que admitir, Parece engraçado!

Mais recentemente, a ideia de prospecção e mineração na lua foi proposta. Isso se deve em parte à renovada exploração do espaço, mas também a ascensão de empresas aeroespaciais privadas e da indústria NewSpace. Com programações de missões à lua para os próximos anos e décadas, parece lógico pensar em como poderíamos estabelecer a mineração e outras indústrias lá também?

Métodos Propostos

Várias propostas foram feitas para estabelecer operações de mineração na lua; inicialmente por agências espaciais como a NASA, mas mais recentemente por interesses privados. Muitas das primeiras propostas ocorreram durante a década de 1950, em resposta à corrida espacial, que via uma colônia lunar como um resultado lógico da exploração lunar.

Por exemplo, em 1954, Arthur C. Clarke propôs uma base lunar onde os módulos infláveis ​​eram cobertos de poeira lunar para isolamento e comunicações fornecidas por um mastro de rádio inflável. E em 1959, John S. Rinehart - o diretor do Laboratório de Pesquisa de Mineração da Escola de Minas do Colorado - propôs uma base tubular que "flutuaria" na superfície.

Desde aquele tempo, NASA, o Exército e a Força Aérea dos EUA, e outras agências espaciais publicaram propostas para a criação de um assentamento lunar. Em todos os casos, esses planos continham concessões para a utilização de recursos para tornar a base o mais autossuficiente possível. Contudo, esses planos são anteriores ao programa Apollo, e foram amplamente abandonados após sua conclusão. Foi apenas nas últimas décadas que propostas detalhadas foram feitas mais uma vez.

Por exemplo, durante a administração Bush (2001-2009), A NASA admitiu a possibilidade de criar um "posto avançado lunar". Consistente com sua Visão para a Exploração Espacial (2004), o plano previa a construção de uma base na lua entre 2019 e 2024. Um dos principais aspectos desse plano era o uso de técnicas ISRU para produzir oxigênio do regolito circundante.

Esses planos foram cancelados pela administração Obama e substituídos por um plano para uma missão Mars Direct (conhecida como "Journey to Mars" da NASA). Contudo, durante um workshop em 2014, representantes da NASA se reuniram com o geneticista de Harvard George Church, Peter Diamandis da Fundação X Prize e outros especialistas discutem opções de baixo custo para retornar à lua.

Os papéis do workshop, que foram publicados em uma edição especial do New Space, descreva como um assentamento poderia ser construído na lua até 2022 por apenas US $ 10 bilhões. De acordo com seus papéis, uma base de baixo custo seria possível graças ao desenvolvimento do negócio de lançamento espacial, o surgimento da indústria NewSpace, impressao 3D, robôs autônomos, e outras tecnologias desenvolvidas recentemente.

Em dezembro de 2016, um simpósio internacional intitulado "lua 2020-2030 - Uma Nova Era de Exploração Humana e Robótica Coordenada" aconteceu no Centro Europeu de Tecnologia e Pesquisa Espacial. No momento, o novo Diretor Geral da ESA (Jan Woerner) articulou o desejo da agência de criar uma base lunar internacional usando trabalhadores robóticos, Técnicas de impressão 3-D, e utilização de recursos in-situ.

Em 2010, A NASA estabeleceu a Competição de Mineração Robótica, uma competição anual baseada em incentivos onde estudantes universitários projetam e constroem robôs para navegar em um ambiente marciano simulado. Um dos aspectos mais importantes da competição é a criação de robôs que podem contar com o ISRU para transformar recursos locais em materiais utilizáveis. Os aplicativos produzidos também são provavelmente úteis em futuras missões lunares.

Outras agências espaciais também têm planos para bases lunares nas próximas décadas. A agência espacial russa (Roscosmos) emitiu planos para construir uma base lunar até a década de 2020, e a Agência Espacial Nacional da China (CNSA) propôs construir essa base em um prazo semelhante, graças ao sucesso do seu programa Chang'e.

E a indústria do NewSpace também tem produzido algumas propostas interessantes recentemente. Em 2010, um grupo de empresários do Vale do Silício se reuniu para criar o Moon Express, uma empresa privada que planeja oferecer transporte robótico lunar comercial e serviços de dados, bem como o objetivo de longo prazo de minerar a lua. Em dezembro de 2016, eles se tornaram a primeira empresa competindo pelo Lunar X Prize para construir e testar um módulo de pouso robótico - o MX-1.

Em 2010, A Arkyd Astronautics (rebatizada de Recursos Planetários em 2012) foi lançada com o objetivo de desenvolver e implantar tecnologias para mineração de asteróides. Em 2013, Deep Space Industries foi formada com o mesmo propósito em mente. Embora essas empresas se concentrem predominantemente em asteróides, o apelo é muito parecido com a mineração lunar - que está expandindo a base de recursos da humanidade para além da Terra.

Recursos

Com base no estudo das rochas lunares, que foram trazidos de volta pelas missões Apollo, os cientistas descobriram que a superfície lunar é rica em minerais. Sua composição geral depende se as rochas vieram de mares lunares (grande, Sombrio, planícies basálticas formadas por erupções lunares) ou as terras altas lunares.

Rochas obtidas de mares lunares mostraram grandes traços de metais, com 14,9% de alumina (Al²O³), 11,8% de óxido de cálcio (cal), 14,1% de óxido de ferro, 9,2% de magnésia (MgO), 3,9% de dióxido de titânio (TiO²) e 0,6% de óxido de sódio (Na²O). Os obtidos nas terras altas lunares são semelhantes em composição, com 24,0% de alumina, 15,9% de cal, 5,9% de óxido de ferro, 7,5% de magnésia, e 0,6% de dióxido de titânio e óxido de sódio.

Esses mesmos estudos mostraram que as rochas lunares contêm grandes quantidades de oxigênio, predominantemente na forma de minerais oxidados. Foram realizados experimentos que mostraram como esse oxigênio pode ser extraído para fornecer ar respirável aos astronautas, e poderia ser usado para produzir água e até combustível para foguetes.

A lua também tem concentrações de metais terrestres raros (REM), que são atraentes por duas razões. Por um lado, REMs estão se tornando cada vez mais importantes para a economia global, uma vez que são amplamente utilizados em dispositivos eletrônicos. Por outro lado, 90% das reservas atuais de REMs são controladas pela China; portanto, ter um acesso estável a uma fonte externa é visto por alguns como uma questão de segurança nacional.

De forma similar, a lua tem uma quantidade significativa de água contida em seu rególito lunar e nas áreas permanentemente sombreadas nas regiões polares norte e sul. Essa água também seria valiosa como fonte de combustível para foguetes, para não falar de água potável para os astronautas.

Além disso, rochas lunares revelaram que o interior da lua também pode conter fontes significativas de água. E a partir de amostras de solo lunar, calcula-se que a água adsorvida pode existir em concentrações vestigiais de 10 a 1000 partes por milhão. Inicialmente, embora as concentrações de água nas rochas lunares fossem o resultado de contaminação.

Mas desde aquela época, múltiplas missões não encontraram apenas amostras de água na superfície lunar, mas revelou evidências de onde veio. A primeira foi a missão Chandrayaan-1 da Índia, que enviou um impactador para a superfície lunar em 18 de novembro, 2008. Durante sua descida de 25 minutos, O Explorador de Composição Altitudinal (CHACE) do Chandra, da sonda de impacto, encontrou evidências de água na fina atmosfera da lua.

Em março de 2010, o instrumento Mini-RF a bordo do Chandrayaan-1 descobriu mais de 40 crateras permanentemente escurecidas perto do pólo norte da lua que supostamente contêm até 600 milhões de toneladas métricas (661,387 milhões de toneladas americanas) de gelo de água.

Em novembro de 2009, a sonda espacial LCROSS da NASA fez descobertas semelhantes na região polar sul, como um impactador, ele enviou para a superfície material chutado que mostrou conter água cristalina. Em 2012, pesquisas conduzidas pelo Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) revelaram que o gelo constitui até 22% do material no fundo da cratera Shakleton (localizada na região polar sul).

Foi teorizado que toda essa água foi fornecida por uma combinação de mecanismos. Para um, bombardeio regular por cometas portadores de água, asteróides e meteoróides em escalas de tempo geológicas poderiam ter depositado muito disso. Também foi argumentado que ele está sendo produzido localmente pelos íons de hidrogênio do vento solar combinados com minerais contendo oxigênio.

Mas talvez a mercadoria mais valiosa na superfície da lua seja o hélio-3. Hélio-3 é um átomo emitido pelo sol em grandes quantidades, e é um subproduto das reações de fusão que ocorrem internamente. Embora haja pouca demanda por hélio-3 hoje, os físicos acham que eles servirão como o combustível ideal para reatores de fusão.

O vento solar do sol carrega o hélio-3 para longe do sol e para o espaço - eventualmente para fora do sistema solar inteiramente. Mas as partículas de hélio-3 podem colidir com objetos que entram em seu caminho, como a Lua. Os cientistas não conseguiram encontrar nenhuma fonte de hélio-3 aqui na Terra, mas parece estar na lua em grandes quantidades.

Benefícios

Do ponto de vista comercial e científico, Existem várias razões pelas quais a mineração lunar seria benéfica para a humanidade. Para iniciantes, seria absolutamente essencial para qualquer plano de construção de um assentamento na lua, já que a utilização de recursos in situ (ISRU) seria muito mais econômica do que o transporte de materiais da Terra.

Também, prevê-se que os esforços de exploração espacial propostos para o século 21 exigirão grandes quantidades de material. O que é extraído na lua seria lançado no espaço por uma fração do custo do que é extraído aqui na Terra, devido à gravidade muito menor da lua e velocidade de escape.

Além disso, a lua tem uma abundância de matérias-primas das quais a humanidade depende. Muito parecido com a Terra, é composto por rochas de silicato e metais que são diferenciados entre camadas geoquimicamente distintas. Estes consistem em um núcleo interno rico em ferro, e núcleo externo de fluido rico em ferro, uma camada limite parcialmente fundida, e um manto sólido e crosta.

Além disso, já há algum tempo que se reconhece que uma base lunar - que incluiria operações de recursos - seria uma bênção para missões mais distantes no sistema solar. Para missões indo para Marte nas próximas décadas, o sistema solar externo, ou mesmo Vênus e Mercúrio, a capacidade de ser reabastecido de um posto avançado lunar cortaria drasticamente o custo de missões individuais.

Desafios

Naturalmente, a perspectiva de estabelecer interesses de mineração na lua também apresenta alguns desafios sérios. Por exemplo, qualquer base na lua precisaria ser protegida das temperaturas da superfície, que variam de muito baixa a alta - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) a 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) - no equador e média 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) nas regiões polares.

A exposição à radiação também é um problema. Devido à atmosfera extremamente fina e à falta de um campo magnético, a superfície lunar experimenta metade da radiação de um objeto no espaço interplanetário. Isso significa que os astronautas e / ou trabalhadores lunares correm um alto risco de exposição aos raios cósmicos, prótons do vento solar, e a radiação causada por explosões solares.

Depois, há a poeira lunar, que é uma substância vítrea extremamente abrasiva que foi formada por bilhões de anos de impactos de micrometeoritos na superfície. Devido à ausência de intemperismo e erosão, a poeira lunar não é arredondada e pode causar estragos nas máquinas, e representa um perigo para a saúde. Pior de todos, adere a tudo que toca, e foi um grande incômodo para as tripulações da Apollo!

E embora a gravidade mais baixa seja atraente no que diz respeito aos lançamentos, não está claro quais serão os efeitos de longo prazo na saúde dos humanos. Como repetidas pesquisas mostraram, a exposição à gravidade zero durante períodos de um mês causa degeneração muscular e perda de densidade óssea, bem como função de órgão diminuída e sistema imunológico deprimido.

Além disso, existem potenciais obstáculos legais que a mineração lunar pode representar. Isso se deve ao "Tratado sobre os Princípios que Regem as Atividades dos Estados na Exploração e Uso do Espaço Exterior, incluindo a lua e outros corpos celestes "- também conhecido como" Tratado do Espaço Sideral ". De acordo com este tratado, que é supervisionado pelo Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Exterior, nenhuma nação tem permissão de possuir terras na lua.

E embora tenha havido muita especulação sobre uma "brecha" que não proíbe expressamente a propriedade privada, não há consenso jurídico sobre isso. Como tal, à medida que a prospecção lunar e mineração se tornam mais uma possibilidade, terá de ser elaborado um quadro jurídico que garanta que tudo está em alta.

Embora possa estar muito longe, não é razoável pensar que algum dia, poderíamos estar minerando a lua. E com seu rico estoque de metais (que inclui REMs) tornando-se parte de nossa economia, poderíamos estar olhando para um futuro caracterizado pela pós-escassez!