Η Σελήνη μπορεί να είναι η λύση στην εξερεύνηση του ηλιακού μας συστήματος και την μακροπρόθεσμη παρουσία του ανθρώπου στο διάστημα, καθώς αυτή προϋποθέτει μια σημαντική πρόκληση: τον ανεφοδιασμό των διαστημοπλοίων χωρίς την εξάρτηση από τις γήινες βάσεις εκτόξευσης. Η Σελήνη έχει όλες τις πρώτες ύλες για καύσιμα, όπως οξυγόνο και υδρογόνο, με μικρότερη βαρυτική αντίσταση από τη Γη.
Ωστόσο, η παραγωγή καυσίμων στη Σελήνη δεν είναι απλή υπόθεση. Σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), η εξαγωγή οξυγόνου από το σεληνιακό έδαφος (ρεγόλιθος) απαιτεί τεράστιες ποσότητες ενέργειας: 24 kWh για κάθε κιλό οξυγόνου.
Γιατί να επιλέξουμε τη Σελήνη για ανεφοδιασμό;
Η βασική λογική πίσω από την παραγωγή καυσίμων στη Σελήνη είναι η ενεργειακή απόδοση:
- Η εκτόξευση φορτίου από τη Γη προς το σημείο L1 του συστήματος Γης-Σελήνης απαιτεί 25 κιλά προωθητικού υλικού για κάθε κιλό ωφέλιμου φορτίου.
- Αντίθετα, η εκτόξευση από τη Σελήνη προς το ίδιο σημείο απαιτεί μόλις 4 κιλά προωθητικού υλικού για κάθε κιλό ωφέλιμου φορτίου.
Αυτό σημαίνει ότι το ανεφοδιασμένο στη Σελήνη καύσιμο είναι πολύ αποδοτικότερο για αποστολές βαθύτερα στο Ηλιακό Σύστημα.
Η διαδικασία παραγωγής οξυγόνου στη Σελήνη
Η νέα μελέτη επικεντρώθηκε στην παραγωγή οξυγόνου από ιλυμενίτη (FeTiO3), ένα σεληνιακό ορυκτό. Η διαδικασία περιλαμβάνει:
- Εξόρυξη και επεξεργασία του ρεγόλιθου ώστε να αυξηθεί η συγκέντρωση ιλυμενίτη.
- Θερμική αντίδραση με υδρογόνο, η οποία διαχωρίζει το οξυγόνο ως νερό.
- Ηλεκτρόλυση του νερού για την παραγωγή καθαρού οξυγόνου και ανακύκλωση του υδρογόνου.
- Υγροποίηση του οξυγόνου για χρήση ως καύσιμο πυραύλων.
Τα μεγαλύτερα ενεργειακά κόστη εντοπίζονται:
- 55% στη θερμική αντίδραση
- 38% στην ηλεκτρόλυση
- 5% στην υγροποίηση του οξυγόνου
Είναι εφικτό ένα «βενζινάδικο» στη Σελήνη;
Το ενεργειακό κόστος είναι τεράστιο. Για παράδειγμα, ένα Starship της SpaceX θα χρειαζόταν 80 τόνους υγρού οξυγόνου για να φτάσει στο σημείο L1.
Αν χρησιμοποιούσαμε ηλιακή ενέργεια, θα χρειαζόμασταν μια εγκατάσταση αντίστοιχης ισχύος με αυτή του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (100 kW), η οποία θα παρήγαγε μόλις 4 κιλά οξυγόνου την ώρα. Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαζόταν πάνω από δύο χρόνια για να παραχθεί αρκετό οξυγόνο για ένα μόνο Starship.
Μια εναλλακτική λύση είναι η πυρηνική ενέργεια, η οποία θα επέτρεπε συνεχή παραγωγή ανεξαρτήτως της σεληνιακής ημέρας και νύχτας.
Τεράστια η υποδομή
Η ιδέα του ανεφοδιασμού διαστημοπλοίων από τη Σελήνη έχει ισχυρή λογική από πλευράς φυσικής και μηχανικής. Ωστόσο, η υποδομή που απαιτείται για την παραγωγή καυσίμων είναι τεράστια και ενεργοβόρα. Το μέλλον των διαστημικών αποστολών μπορεί να εξαρτηθεί από την ανάπτυξη πιο αποδοτικών τεχνολογιών εξόρυξης και παραγωγής ενέργειας στη Σελήνη, είτε με ηλιακές είτε με πυρηνικές λύσεις.
Αν η ανθρωπότητα θέλει να αποικίσει το Ηλιακό Σύστημα, η Σελήνη μπορεί να είναι το πρώτο βήμα. Το ερώτημα είναι πόσο γρήγορα μπορούμε να κάνουμε το βήμα αυτό πραγματικότητα.
