p Quarenta e cinco anos se passaram desde que os humanos pisaram pela última vez em um corpo extraterrestre. Agora, a lua está de volta ao centro dos esforços não apenas para explorar o espaço, mas para criar uma permanente, sociedade independente de navegação espacial. p Planejar expedições ao vizinho celestial mais próximo da Terra não é mais apenas um esforço da NASA, embora a agência espacial dos EUA tenha planos para uma estação espacial em órbita lunar que serviria como base para missões a Marte no início de 2030. The United Launch Alliance, uma joint venture entre a Lockheed Martin e a Boeing, está planejando uma estação de abastecimento lunar para espaçonaves, capaz de suportar 1, 000 pessoas vivendo no espaço em 30 anos.

p Os bilionários Elon Musk, Jeff Bezos e Robert Bigelow têm empresas com o objetivo de entregar pessoas ou mercadorias à lua. Várias equipes competindo por uma parte do prêmio em dinheiro de US $ 30 milhões do Google estão planejando lançar rovers para a lua.

p Nós e 27 outros alunos de todo o mundo recentemente participamos do Desafio Espacial Caltech 2017, propor projetos de como seria um lançamento lunar e uma estação de abastecimento para missões no espaço profundo, e como funcionaria.

p As matérias-primas para combustível de foguete

p No momento, todas as missões espaciais são baseadas em, e lançado de, Terra. Mas a atração gravitacional da Terra é forte. Para entrar em órbita, um foguete deve viajar 11 quilômetros por segundo - 25, 000 milhas por hora!

p Qualquer foguete que saia da Terra precisa carregar todo o combustível que usará para chegar ao seu destino e, se necessário, de volta. Esse combustível é pesado - e colocá-lo em movimento em velocidades tão altas consome muita energia. Se pudéssemos reabastecer em órbita, que a energia de lançamento poderia colocar mais pessoas, carga ou equipamento científico em órbita. Então a espaçonave poderia reabastecer no espaço, onde a gravidade da Terra é menos poderosa.

p A lua tem um sexto da gravidade da Terra, o que o torna uma base alternativa atraente. A lua também tem gelo, que já sabemos como processar em um propelente de hidrogênio-oxigênio que usamos em muitos foguetes modernos.

p Lua itinerante

p As missões Lunar Reconnaissance Orbiter e Lunar Crater Observation and Sensing Satellite da NASA já encontraram quantidades substanciais de gelo em crateras permanentemente sombreadas na lua.

p Esses locais seriam complicados para minerar porque são mais frios e não oferecem luz solar para alimentar veículos itinerantes. Contudo, poderíamos instalar grandes espelhos nas bordas das crateras para iluminar os painéis solares nas regiões permanentemente sombreadas.

p Rovers da competição Lunar X Prize do Google e Lunar Resource Prospector da NASA, previsto para ser lançado em 2020, também contribuiria para encontrar bons locais para minerar gelo.

p Imaginando uma base lunar

p Dependendo de onde estão as melhores reservas de gelo, podemos precisar construir várias pequenas bases lunares robóticas. Cada um iria minar gelo, fabricar propelente líquido e transferi-lo para a espaçonave de passagem. Nossa equipe desenvolveu planos para realizar essas tarefas com três tipos diferentes de rovers. Nossos planos também requerem alguns pequenos ônibus robóticos para se encontrarem com veículos de missão no espaço profundo próximos em órbita lunar.

p Um rover, que chamamos de Prospector, iria explorar a lua e encontrar locais com gelo. Um segundo rover, o construtor, seguiria atrás, construir uma plataforma de lançamento e acondicionar estradas para facilitar os movimentos para o terceiro tipo de rover, os mineiros, que realmente coleta o gelo e o entrega a tanques de armazenamento próximos e a uma planta de processamento de eletrólise que divide a água em hidrogênio e oxigênio.

p O Construtor também construiria uma plataforma de pouso onde a pequena nave de transporte próxima à lua que chamamos de Ônibus de Reabastecimento Lunar chegaria para coletar combustível para entrega conforme a nave recém-lançada passasse pela lua. Os ônibus espaciais queimariam combustível fabricado na lua e teriam sistemas avançados de orientação e navegação para viajar entre as bases lunares e suas espaçonaves alvo.

p Um posto de gasolina no espaço

p Quando combustível suficiente está sendo produzido, e o sistema de entrega do ônibus espacial é testado e confiável, nosso plano prevê a construção de um posto de gasolina no espaço. Os ônibus transportariam gelo diretamente para o depósito de combustível em órbita, where it would be processed into fuel and where rockets heading to Mars or elsewhere could dock to top up.

p The depot would have large solar arrays powering an electrolysis module for melting the ice and then turning the water into fuel, and large fuel tanks to store what's made. NASA is already working on most of the technology needed for a depot like this, including docking and fuel transfer. We anticipate a working depot could be ready in the early 2030s, just in time for the first human missions to Mars.

p To be most useful and efficient, the depot should be located in a stable orbit relatively near both the Earth and the moon. The Earth-moon Lagrangian Point 1 (L1) is a point in space about 85 percent of the way from Earth to the moon, where the force of Earth's gravity would exactly equal the force of the moon's gravity pulling in the other direction. It's the perfect pit stop for a spacecraft on its way to Mars or the outer planets.

p Leaving Earth

p Our team also found a fuel-efficient way to get spacecraft from Earth orbit to the depot at L1, requiring even less launch fuel and freeing up more lift energy for cargo items. Primeiro, the spacecraft would launch from Earth into Low Earth Orbit with an empty propellant tank.

p Então, the spacecraft and its cargo could be towed from Low Earth Orbit to the depot at L1 using a solar electric propulsion tug, a spacecraft largely propelled by solar-powered electric thrusters.

p This would let us triple the payload delivery to Mars. Atualmente, a human Mars mission is estimated to cost as much as US$100 billion, and will need hundreds of tons of cargo. Delivering more cargo from Earth to Mars with fewer rocket launches would save billions of dollars and years of time.

p A base for space exploration

p Building a gas station between Earth and the moon would also reduce costs for missions beyond Mars. NASA is looking for extraterrestrial life on the moons of Saturn and Jupiter. Future spacecraft could carry much more cargo if they could refuel in space – who knows what scientific discoveries sending large exploration vehicles to these moons could enable?

p By helping us escape both Earth's gravity and dependence on its resources, a lunar gas station could be the first small step toward the giant leap into making humanity an interplanetary civilization. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.