Onlangs begonnen we weer over de maan te praten - en niet alleen wij, de ESA-directeur wil naar de maan - dus het is een zonde om niet terug te komen op het onderwerp terraforming. Deze keer - de manen. Vanaf het allereerste begin van het ruimtetijdperk hebben wetenschappers en futurologen het idee onderzocht om andere werelden te transformeren om aan de menselijke behoeften te voldoen. Dit proces - bekend als terraforming - vereist het gebruik van geologische en milieutechnische technieken om de temperatuur, de atmosfeer, de topografie en de ecologie van de planeet of de maan te veranderen, om het meer op de aarde te laten lijken. En omdat het het hemellichaam het dichtst bij de aarde staat, werd de maan lange tijd als een geschikte plaats beschouwd.
Het is bekend dat de kolonisatie en / of terravorming van de maan relatief eenvoudig zou moeten zijn in vergelijking met andere lichamen. Vanwege de nabijheid zal de tijd om mensen en apparatuur van en naar het oppervlak te vervoeren aanzienlijk worden verkort, evenals de kosten. Bovendien betekent de nabijheid dat de winbare hulpbronnen en producten die op de maan worden geproduceerd, regelmatig naar de aarde kunnen worden getransporteerd, en dat de toeristenindustrie zich moet ontwikkelen.
Kolonisatie van de maan in fictie
Het onderwerp menselijke nederzetting op de maan is altijd een van de meest populaire onderwerpen in sciencefiction geweest. En hoewel de overgrote meerderheid van de verhalen beschrijft hoe nederzettingen op de maan worden gebouwd op het oppervlak met behulp van verzegelde koepels of onder het oppervlak, zijn er een paar voorbeelden waarin de maan zelf een aangename en vriendelijke omgeving is voor mensen om in te leven.
Het vroegst bekende voorbeeld is wellicht het korte verhaal "La Journée d'un Parisien au XXIe siècle" (Dag van de Parijzenaar van de 21ste eeuw), geschreven door de Franse auteur Octave Bellard. Uitgebracht in 1910, vertelt het verhaal hoe de atmosfeer van de maan geleidelijk veranderde en hoe planten werden gekweekt om de maan in een paradijs voor bedreigde diersoorten en menselijke kolonisten te veranderen.
In 1936 schreef de Amerikaanse schrijver K. Moore Paradise Lost, een roman over een smokkelaar en ruimteranger die in het gekoloniseerde zonnestelsel leeft. De roman portretteert de maan als een ooit vruchtbare plek en beschrijft hoe het geleidelijk een luchtloze woestijn werd. In 1945 schreef de Britse schrijver C. Lewis een roman waarin de maan de thuisbasis was van een race van extreme eugenetica.
Arthur Clarke schreef verschillende romans en korte verhalen over maankolonies in de jaren 50-70 van de 20e eeuw. In 1955 schreef hij Earth Light, waarin de maanbevolking in het kruisvuur terechtkwam toen de oorlog uitbrak tussen de aarde en de alliantie van Venus en Mars. In 1961 verscheen de roman Moon Dust, waarin de toeristencruiser Selena in een zee van maanstof stortte.
Promotie video:
In 1968 werd Clarks beroemde roman "A Space Odyssey of 2001" gepubliceerd, waarvan een deel zich ontwikkelt op de gekoloniseerde maan, waar een mysterieuze monoliet (Tycho's magnetische anomalie) werd gevonden. Rendez-vous with Rama, uitgebracht in 1973, noemt ook de gekoloniseerde maan, die een deel werd van de verenigde planeten van het zonnestelsel.
Robert Heinlein schreef ook over mensen op de maan. Een van zijn vroegste is "The Space Stone Family" (1952), over de familie Stone die op de maan leeft en het huis wil verlaten en het zonnestelsel wil verkennen. In 1966 ontving hij de Hugo-prijs voor de roman The Moon Is A Harsh Mistress, waarin een ondergrondse maankolonie de aarde voorziet van voedsel en mineralen.
Er is natuurlijk geen tekort aan romans over de maan, zowel gekoloniseerd als geterroriseerd. Maar dit is fantastisch. Laten we eens kijken hoe de dingen in werkelijkheid zijn.
Lunar Settlement Science
In de afgelopen decennia zijn er talloze opties voorgesteld om een kolonie (of kolonies) op de maan te bouwen. De meesten van hen ontstonden aan het begin van het ruimtetijdperk, plannen werden zowel in de USSR als in de VS uitgewerkt met de ontwikkeling van het Apollo-programma. In de afgelopen jaren zijn er meer aanbiedingen geweest om tegen de jaren 2020 naar de maan terug te keren, en de belangstelling voor het vestigen van een permanente nederzetting is weer aangewakkerd. Er zijn echter verschillende wetenschappelijke voorstellen die dateren van vóór de 20e eeuw.
Bijvoorbeeld, in 1638 schreef bisschop John Wilkes - een Engelse priester, natuuronderzoeker, lid van de Royal Society of London - "Discourse on a New World and Another Planet", waarin hij de komst van een kolonie mensen op de maan voorspelde. De legendarische Russische ingenieur, raketwetenschapper, wetenschapper en theoretische kosmonaut Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky stelde tijdens zijn leven (1857-1935) voor om een ruimtelift te bouwen en suggereerde dat de maankolonie een belangrijke stap zou zijn in de vorming van een soort die de ruimte verovert door de mensheid.
In de jaren vijftig en zestig liepen de voorstellen in een sneeuwbal - met de komst van het Apollo-programma ontstonden er plannen om astronauten permanent op de maan te plaatsen. In 1954 stelde Arthur Clarke voor om een maanbasis te bouwen uit opblaasbare modules en deze te bedekken met maanstof voor isolatie.
De allereerste nederzetting op zijn plan zou de bouw van iglo-gebouwen en een opblaasbare radiotoren vereisen, gevolgd door de bouw van een grote permanente koepel. Clarke stelde voor om de lucht te zuiveren met een op algen gebaseerd filter, een kernreactor om energie op te wekken, en elektromagnetische kanonnen om vracht en brandstof voor interplanetaire schepen in de ruimte te lanceren.
In 1959 publiceerde John Rhinehart - directeur van het Mining Research Laboratory aan de Colorado School of Mines - een voorstel met de naam Basic Criteria for Building the Moon in de Journal of the British Interplanetary Society. Het "zwevende basis" -concept omvat halve cilinders met halve koepels aan beide uiteinden en een micrometeoroïde afscherming boven de basis. Een dergelijk idee was gebaseerd op het feit dat in die tijd werd aangenomen dat op de maan op sommige plaatsen oceanen van stof 1,5 kilometer diep waren.
Tegelijkertijd ontstonden er plannen om militaire bases op de maan te plaatsen. Onder hen is Project Horizon, een Amerikaans plan om tegen 1967 een fort op de maan te bouwen. De Amerikaanse luchtmacht stelde in 1961 ook het Lunex-project voor, waarbij tegen 1968 een ondergrondse luchtmachtbasis op de maan werd opgericht.
In 1962 publiceerden John Denicke (NASA's Advanced Program Manager) en Stanley Zahn (CTO voor maanbasisonderzoek bij Martin's ruimtedivisie) een voorstel om een maanbasis te bouwen. Hun idee omvatte de bouw van een ondergrondse basis in de Sea of Tranquility die afhankelijk zou zijn van kernreactoren voor energie- en algenfiltratiesystemen.
In de afgelopen jaren hebben veel ruimteagentschappen voorstellen geschetst voor de bouw van kolonies op de maan. In 2006 beloofde Japan om tegen 2030 een basis op de maan te bouwen. Rusland deed in 2007 een soortgelijk bod, met plannen voor de basis in 2027-2032. In 2007 stelde Jim Burke van de International Space University in Frankrijk voor om een "ark van Noach" op de maan te creëren waarin de menselijke beschaving een catastrofale gebeurtenis zou kunnen overleven.
In augustus 2014 ontmoette NASA marktleiders om kosteneffectieve manieren te bespreken om tegen 2022 een maanbasis in de poolgebieden te bouwen. In 2015 ontwikkelde NASA een concept voor een maannederzetting die tijdens de bouw afhankelijk zou zijn van robotarbeiders (bekend als "Transformers") en heliostaten. In 2016 stelde Johann-Dietrich Werner, het nieuwe hoofd van ESA, voor om een internationaal dorp op de maan te bouwen als opvolger van het internationale ruimtestation ISS.
Mogelijke methoden
Als het gaat om het vormen van de maan, lijken de kansen en uitdagingen die ermee samenhangen sterk op die van Mercurius. Ten eerste heeft de maan een atmosfeer die zo dun is dat hij alleen een exosfeer kan worden genoemd. Ten tweede zijn er maar heel weinig vluchtige elementen die nodig zijn voor het leven (waterstof, stikstof en koolstof).
De oplossing voor deze problemen is door kometen te vangen die waterijs en vluchtige stoffen bevatten en deze naar de oppervlakte te sturen. Kometen sublimeren en verdrijven deze gassen en waterdamp en creëren zo een atmosfeer. Door deze effecten komt ook het water vrij dat zich in de maanregoliet bevindt, en het zal zich ophopen op het oppervlak en natuurlijke watermassa's vormen.
De overdracht van momentum van deze kometen zou ook de rotatie van de maan kunnen versnellen, zodat de satelliet niet langer getijdenblokkering heeft. De maan, waarvan de dagelijkse cyclus zou versnellen tot 24 uur, zou de kolonisatie en aanpassing aan het leven aanzienlijk vereenvoudigen.
Er is ook de mogelijkheid om delen van de maan te paraterraformeren, wat vergelijkbaar zou zijn met het veredelen van het poolgebied van Mercurius. In het geval van de maan zou de krater van Shackleton geschikt zijn, waarin wetenschappers al waterijs hebben gevonden. Met behulp van zonnespiegels en een koepel zou het mogelijk zijn om deze krater om te vormen tot een gebied met een microklimaat waarin planten groeien en een ademende atmosfeer heeft.
Mogelijke voordelen
Vergeleken met andere planeten en manen van het zonnestelsel zijn er een aantal voordelen bij het koloniseren en terravormen van de maan zelf. Het meest voor de hand liggende is de nabijheid van de aarde. In vergelijking met Mars, Venus, Mercurius of het buitenste zonnestelsel zullen de kosten en tijd voor het transporteren van mensen en materialen naar de maan en terug aanzienlijk lager zijn.
Bovendien zouden er voor het bombardement van het maanoppervlak met kometen minder kometen nodig zijn dan in het geval van Mars en Venus - in de orde van honderd in plaats van duizenden.
De aanwezigheid van waterijs in de maanbodem en grote afzettingen in het zuidpoolgebied zullen ook oppervlaktewater creëren (nadat het broeikaseffect is geactiveerd). Samen met kometen die het oppervlak bombarderen, kan methaan- en ammoniakijs, ergens op Titan en in de Kuipergordel gedolven, worden geïntroduceerd. Het zal ook gemakkelijker zijn om het terravormingsproces te volgen, aangezien de maan dichterbij is en minder infrastructuur vereist.
Tegelijkertijd zullen kolonies op de maan veel voordelen hebben. De lokale hulpbronnen bieden kansen voor het gebruik van lokale hulpbronnen en voor grondstoffen die nodig zijn voor missies in de verre ruimte. Omdat de samenstelling van de maan bijvoorbeeld vergelijkbaar is met die van de aarde, kunnen er mineralen op worden gedolven en naar de aarde worden gestuurd. De maangrond die uit het oppervlak wordt gehaald, kan worden gebruikt om stralingsschermen en nederzettingen onder de koepel op het oppervlak te creëren.
Maanreserves van waterijs, die vooral in het zuidelijke poolgebied overvloedig aanwezig zijn, zouden kunnen dienen als een permanente bron van water voor de kolonisten. Zelfs in de bovenste lagen van de maanregoliet is er veel helium-3, dat zou kunnen worden gebruikt in thermonucleaire reactoren, waardoor een constante toevoer van schone energie aan zowel de maankolonies als de aarde wordt geleverd.
De maanbasis zou kunnen dienen als startpunt voor missies in het zonnestelsel. NASA heeft berekend dat miljarden dollars kunnen worden bespaard door een maanbasis te creëren die lokaal water kan gebruiken om waterstof als brandstof te maken. Zo'n buitenpost zou een integraal onderdeel zijn van de infrastructuur in termen van bemande missies naar Mars en de bouw van een Mars-nederzetting.
De lage zwaartekracht en ontsnappingssnelheid van de maan betekenen ook dat missies die vanaf de maan worden gelanceerd, veel minder raketbrandstof nodig hebben om de ruimte te bereiken. Hetzelfde voordeel zou de bouw mogelijk maken van een elektromagnetisch kanon, een maanlift of andere projecten die te duur worden geacht om op aarde te bouwen. Elk van deze constructies zal de kosten van het verplaatsen van materialen en satellieten (zoals zonnecellen in de ruimte) aanzienlijk verlagen.
Last but not least zal de oprichting van een maannederzetting ons ook waardevolle informatie opleveren, met name over de gevolgen op lange termijn van het leven in een lage zwaartekracht. Deze informatie kan nuttig zijn bij het creëren van een permanente basis op Mars of andere lichamen in het zonnestelsel met een zwaartekracht van minder dan 1 G.
Er zijn stabiele lavabuizen op de maan die groot genoeg zijn om hele steden te huisvesten, wat ook een pluspunt is. Zo'n ondergrondse omgeving kan onder druk worden gezet om een ademende atmosfeer te behouden en biedt ook bescherming tegen zonnestraling.
Mogelijke problemen
Terraforming the Moon is beladen met een aantal problemen. Enerzijds vereist het verzamelen van kometen en ijs uit het buitenste zonnestelsel een infrastructuur die simpelweg niet bestaat en duur zal zijn om te bouwen. In feite zullen er honderden ruimtevaartuigen nodig zijn om alle middelen te verzamelen, en ze zullen moeten worden uitgerust met voortstuwingssystemen waarmee ze in korte tijd kunnen reizen en die ook nog niet bestaan.
Hoewel bekend is dat lange perioden die in microzwaartekracht worden doorgebracht, spierdegeneratie en verlies van botdichtheid veroorzaken, is het onduidelijk hoe het effect van een lage zwaartekracht de bewoners en kinderen die onder dergelijke omstandigheden worden geboren, zal beïnvloeden. Het kan nodig zijn om landplanten en dieren genetisch te modificeren zodat ze in maanomstandigheden kunnen leven, maar het is niet bekend of dit een succesvolle oplossing zal zijn.
En de kosten van dit alles zullen natuurlijk astronomisch zijn, zij het minder dan je zou denken, en zullen over verschillende generaties moeten worden ontwikkeld. Het is moeilijk om over de continuïteit van generaties te praten, om nog maar te zwijgen van het feit dat de verplichtingen van de ene regering of internationale instantie mogelijk niet worden nagekomen door de volgende.
De kolonie aan het oppervlak zal veel problemen hebben. Lange maanavonden (354 uur lang) zullen betekenen dat afhankelijkheid van zonne-energie nergens mogelijk zal zijn, behalve in de poolgebieden. Bovendien zullen aanzienlijke temperatuurschommelingen ook veranderingen in het ontwerp van de kolonie vereisen. Elke nederzetting op het oppervlak moet worden beschermd tegen zonnestraling.
De afwezigheid van een atmosfeer vergroot de kans om kometen te raken en de kwetsbaarheid voor zonnevlammen. De maan passeert ook periodiek de magnetosfeer van de aarde, waardoor een plasmazweep ontstaat die door het oppervlak snijdt. Aan de lichte kant resulteert elektronenbombardement in de uitstoot van ultraviolette fotonen en de opbouw van negatieve lading aan de donkere kant. Dit brengt ook enig gevaar met zich mee voor nederzettingen aan de oppervlakte.
Zoals we al hebben opgemerkt, kunnen een aantal van deze problemen worden aangepakt door nederzettingen onder de oppervlakte te bouwen. Maar als we aannemen dat nederzettingen afhankelijk zijn van zonne-energie, zullen ze dichtbij de poolgebieden moeten worden gebouwd om te profiteren van de aanwezigheid van eeuwig licht in deze gebieden. Een alternatief zijn helium-3-fusiereactoren. Maar nogmaals, dit is een dure optie en nog niet beschikbaar.
Waarvoor? We hebben dit al genoemd. Maar het belangrijkste is misschien wel de aanwezigheid van een persoon op de maan. Deze aanwezigheid zal dienen als opstap naar Mars, Venus en elders in het zonnestelsel. Een nieuwe stap in onze interplanetaire - of zelfs interstellaire - race.