À medida que a humanidade retornar à Lua nos próximos anos, eles precisarão de água para sobreviver. Embora os reabastecimentos da Terra funcionassem por um tempo, eventualmente a base lunar teria que se tornar autossustentável? Então, quanta água seria necessária para que isso acontecesse?



Isto é o que um estudo postou recentemente no arXiv O servidor de pré-impressão espera abordar como uma equipe de pesquisadores da Universidade de Baylor explorou cenários de gerenciamento de água para uma base lunar autossustentável, incluindo a localização apropriada da base e como a água seria extraída e tratada para consumo seguro usando pessoal apropriado.

Aqui, Universe Today discute esta pesquisa com o Dr. Jeffrey Lee, que é professor adjunto assistente no Centro de Astrofísica, Física Espacial e Pesquisa de Engenharia da Universidade de Baylor, e autor principal do estudo, em relação à motivação por trás do estudo, resultados significativos , a importância de ter uma base lunar autossustentável e quais implicações este estudo pode ter para as próximas missões Artemis. Portanto, qual é a motivação por trás deste estudo?

Lee disse ao Universe Today:"Este artigo é na verdade um desvio eclético para mim de minha pesquisa astrofísica sobre buracos negros primordiais, cosmologia do universo primitivo, física de propulsão revolucionária e minha pesquisa geofísica sobre impactos de asteróides. Se missões humanas em todo o sistema solar, particularmente para Marte, então uma instalação lunar permanente parece ser um passo inicial lógico."

Para o estudo, os pesquisadores investigaram os requisitos de gerenciamento de água para uma base lunar autossustentável para 100 pessoas, medida em 500 m x 100 x 6 m (1.640 pés x 328 pés x 20 pés), incluindo a localização da base lunar perto de depósitos de gelo de água. , a tecnologia necessária para converter o gelo de água em vapor de água (uma vez que não pode existir água líquida na Lua) e a tecnologia necessária para o tratamento e recuperação de água que resultaria num consumo seguro para a base de 100 pessoas. O estudo utilizou as estimativas atuais de uso de água para as famílias americanas, que é de aproximadamente 100 galões por dia (GPD) por pessoa, o que inclui limpar, cozinhar, beber, dar descarga e lavar roupas.

Além disso, os pesquisadores examinaram a quantidade de água necessária para as necessidades agrícolas, técnicas e gerais da base lunar. Em relação à localização da base lunar, os pesquisadores deduziram que a melhor localização para a base seria perto ou exatamente na cordilheira Shackleton-de Gerlache, que está localizada a 89,9°S 0,0°E, ou quase diretamente no pólo sul lunar. A razão pela qual este local é ideal para depósitos de gelo de água é porque a Cratera Shackleton reside dentro de uma região permanentemente sombreada (PSR), o que significa que está envolta em escuridão permanente devido à pequena inclinação axial da lua, e o gelo de água potencialmente se acumulou ao longo de bilhões de anos. .

No final, a equipe concluiu que os requisitos de água para a base lunar de 100 pessoas para necessidades humanas, agrícolas e técnicas são de 12,3, 72 e 2 acres-pés por ano. Para contextualizar, um acre-pé equivale a aproximadamente 326.000 galões, então uma base lunar com 100 pessoas precisaria de mais de 4.000.000 galões por ano para necessidades humanas, mais de 23 milhões de galões por ano para necessidades agrícolas e 652.000 galões por ano para necessidades técnicas. precisa. Então, com base nessas descobertas, quais foram os resultados mais significativos deste estudo e quais estudos de acompanhamento estão atualmente em andamento ou sendo planejados?

Dr. Lee disse ao Universe Today:"Há boas evidências de que existe água suficiente na Lua para sustentar uma colônia lunar permanente, e a aquisição, tratamento e distribuição da água lunar podem ser alcançadas com a tecnologia atual. Uma estrutura administrativa apropriada irá será necessário supervisionar todos os aspectos da água lunar. A relativa escassez e gestão da água na Lua pode potencialmente fornecer informações para melhorar a gestão da água na Terra. a água lunar poderia ajudar a melhorar a gestão da água terrestre. No entanto, o cronograma para esta pesquisa ainda não foi determinado."

O estudo discute a utilização de recursos in-situ (ISRU), que utiliza recursos disponíveis no local tanto para a sustentabilidade como para a capacidade de sobrevivência. Neste caso, usando depósitos de gelo de água na Lua, e especificamente perto do pólo sul da Lua, para atender às necessidades de água de uma base lunar autossustentável para 100 pessoas. O potencial para a NASA usar o ISRU ganhou força considerável nos últimos anos, uma vez que o envio de água da Terra para a Lua pode ser extremamente caro. Mas, além dos riscos financeiros, se uma missão de reabastecimento atrasar ou falhar no caminho para a Lua, a tripulação poderá enfrentar um perigo significativo. Portanto, aprender a “viver da terra” para uma base lunar poderia revelar-se uma opção viável e de longo prazo para mitigar a necessidade de missões de reabastecimento da Terra. Mas que importância adicional uma base lunar autossustentável também poderia oferecer?

Dr. Lee disse ao Universe Today:"Ao longo dos anos, tem havido uma onda de entusiasmo com a perspectiva de colonizar Marte. Na verdade, no momento, somos concebivelmente capazes de montar uma viagem humana de curto prazo ao Planeta Vermelho, na qual o os astronautas coletariam amostras, conduziriam experimentos, plantariam bandeiras e, quando ocorresse a próxima janela de lançamento, retornariam à Terra. No entanto, a colonização permanente de Marte é muito mais ambiciosa e desafiadora. Marte está muito mais distante do que a Lua, exigindo nove meses para ser concluída. chegar lá e um tempo de viagem de ida e volta de 21 meses (é necessária uma estadia de 3 meses em Marte até chegar a próxima janela de lançamento)."

O objetivo da NASA é enviar humanos a Marte através da lua da agência para a Mars Architecture, que é um esforço elaborado de anos para desenvolver as tecnologias necessárias na Lua para uso durante uma missão tripulada ao Planeta Vermelho. Isto inclui ciência, infraestrutura, transporte, habitação e operações, só para citar alguns. No entanto, como observado, embora possamos (possivelmente) enviar humanos ao Planeta Vermelho para estadias de curto prazo com a nossa tecnologia atual, uma presença humana a longo prazo em Marte exigiria significativamente mais tempo e recursos.

Dr. Lee disse ao Universe Today:"Além da órbita baixa da Terra, a lua é o próximo destino lógico. A colonização lunar é tecnologicamente alcançável e, em comparação com a colonização marciana, é muito mais fácil. Ser capaz de estabelecer uma base lunar parece um pré-requisito óbvio para estabelecer uma base em Marte Além disso, a Lua seria um excelente ponto de partida para uma maior colonização do Sistema Solar, incluindo potencialmente o eventual estabelecimento de pequenas colónias no interior de asteróides próximos da Terra. localização ideal a partir da qual a interceptação de asteróides ligados à Terra poderia ser conduzida."

Este estudo ocorre no momento em que o programa Artemis da NASA planeja pousar a primeira mulher e pessoa negra na superfície lunar nos próximos anos. Os atuais locais de pouso das missões Artemis estão perto do pólo sul para acessar depósitos de gelo de água próximos dentro dos PSRs acima mencionados e podem ser ideais para desenvolver tecnologias ISRU que também podem ser usadas em futuras missões tripuladas a Marte. Portanto, que implicações este estudo poderia ter para as próximas missões Artemis?

“Visitas lunares de curto prazo, como as missões Artemis planejadas, não exigiriam água lunar”, disse o Dr. Lee ao Universe Today. "Nestes casos, água suficiente poderia ser trazida da Terra. No entanto, se em algum momento no futuro, uma colónia lunar se tornasse uma prioridade, as futuras missões Artemis poderiam servir para fornecer informações valiosas in situ sobre a presença e abundância de lunares. água, particularmente no pólo sul lunar e nas proximidades da Cratera Shackleton (uma área ideal para uma base lunar)."