لطالما كان حلما أن يكون هناك مستوطنة بشرية على سطح القمر ، ولكن في عصر التخفيضات في الميزانية والخطط غير الحاسمة لمستقبل وكالة ناسا ، قد تبدو قاعدة القمر مكلفة للغاية وتتجاوز متناولنا. ومع ذلك ، توصل العالم القمري البارز الدكتور بول سبوديس من معهد القمر والكواكب وزميله توني لافوي من مركز مارشال لرحلات الفضاء ، إلى خطة لبناء مستوطنة قمرية ليست فقط ميسورة التكلفة ولكنها مستدامة. يخلق قاعدة القمر مع نوع من "السكك الحديدية العابرة للقارات" في الفضاء الذي يفتح مساحة سيسيليونار - المنطقة بين الأرض والقمر - للتطوير.
وقال سبوديس لمجلة الفضاء: "الهدف النهائي في الفضاء هو أن نكون قادرين على الذهاب إلى أي مكان وفي أي وقت بالقدرة التي نحتاجها". "تستخدم هذه الخطة وجودًا آليًا وإنسانيًا على القمر لاستخدام الموارد المحلية لإنشاء نظام جديد لرحلات الفضاء. المفتاح للقيام بذلك هو اعتماد نهج مرن تدريجي وتراكمي ".
باختصار ما يقترحه Spudis هو إرسال الروبوتات إلى القمر التي يتم تشغيلها عن بعد من الأرض لبدء استخراج المياه من الرواسب القطبية لإنشاء مادة دافعة. سيتم استخدام الدافع لتغذية نظام النقل الفضائي القابل لإعادة الاستخدام بين الأرض والقمر.
قال سبوديس: "السبب في ذلك هو أن القمر قريب - إنها رحلة ذهاباً وإياباً تستغرق ثلاث ثوانٍ ضوئية فقط للوصول من الأرض إلى القمر ، مما يعني أنه يمكنك التحكم في الآلات عن بُعد مع المشغلين على الأرض في الواقع. القيام بالأنشطة التي قد يقوم بها رائد الفضاء على سطح القمر. "
الميزة هنا هي أن جزءًا كبيرًا من البنية التحتية اللازمة ، مثل عملية التعدين ، ومصانع التجهيز ، وتطوير التخزين للمياه والوقود ، يتم إنشاؤها قبل وصول الناس.
وقال سبوديس: "إذن ما نحاول القيام به هو تطوير بنية تمكننا من القيام بذلك أولاً بخطوات تدريجية صغيرة ، مع كل خطوة تبني على الخطوة التالية ، ويكون التأثير الصافي تراكميًا بمرور الوقت". "وأخيرًا ، يمكننا جلب الأشخاص إلى القمر عندما نكون مستعدين لجعلهم يعيشون هناك. نحن نقيم موقعًا استيطانيًا - موطنًا - سيعمل بكامل طاقته قبل وصول البشر الأوائل. "
إن الكمية الكبيرة من الماء التي تم العثور عليها على القمر عند القطبين تجعل هذه الخطة تعمل.
وقال سبوديس "نقدر أن هناك عشرات المليارات من أطنان المياه في القطبين". "ما لا نعرفه بالتفصيل هو بالضبط كمية المياه الموزعة والحالة المادية الموجودة فيها ، وهذا أحد الأسباب التي تجعل الخطوة الأولى في خطتنا هي إرسال المنقبين الآليين هناك لرسم خريطة للرواسب ومعرفة كيف فإنها تختلف."
الماء مورد مهم للإنسان في الفضاء: فهو يدعم الحياة للشرب والطبخ ، ويمكن تقسيمه إلى أكسجين للتنفس ، وعن طريق تمشيط الأكسجين والهيدروجين في خلية وقود ، يمكن توليد الكهرباء. كما أن الماء مادة حماية جيدة جدًا يمكن أن تحمي الناس من الإشعاع الكوني ، لذا يمكن "عزل" الموائل بالماء.
لكن أهم استخدام للمياه هو القدرة على إنشاء دافع صاروخي كيميائي قوي باستخدام الأكسجين والهيدروجين وتجميدها في سائل.
"يقدم لنا القمر هذه المياه ليس فقط لدعم الحياة البشرية هناك ، ولكن أيضًا لصنع صاروخ يعمل بالوقود للسماح لنا بإعادة تزويد مركباتنا الفضائية بالوقود على سطح القمر والفضاء فوق القمر."
في سلسلة من 17 مهمة إضافية ، سيتم بناء قاعدة بشرية وتشغيلها واحتلالها. يبدأ بإعداد أقمار الاتصال والملاحة حول القمر لتمكين التشغيل الدقيق للأنظمة الروبوتية.
بعد ذلك سيرسل مركبة فضائية إلى القمر ، ربما نوعًا مختلفًا من مركبات MER التي تستكشف المريخ حاليًا ، للبحث عن أفضل الأماكن للمياه في القطبين القمريين. توفر القطبين أيضًا مناطق من ضوء الشمس الدائم لتوليد الطاقة الكهربائية.
بعد ذلك ، سيتم إرسال معدات أكبر لتجربة حفر رواسب الجليد ، وصهر الجليد وتخزين المنتجات. (راجع مقالنا السابق حول استخدام الجرافات على القمر).
قال سبوديس: "الآن ، كل ذلك بسيط من الناحية المفاهيمية ، لكننا لم نقم بتنفيذها عمليًا ، لذا لا نعرف مدى صعوبة ذلك. ولكن عن طريق إرسال المهمات الآلية الصغيرة إلى القمر وممارستها عن طريق التحكم عن بعد من الأرض ، يمكننا تقييم مدى صعوبة ذلك - حيث توجد نقاط الاختراق - وما هي أكثر الطرق فعالية للوصول إلى هذه الرواسب واستخراج منتج قابل للاستخدام منهم."
تتمثل الخطوة التالية في زيادة حجم الجهد عن طريق هبوط آلات روبوتية أكبر يمكنها بالفعل البدء في صنع منتج على المقاييس الصناعية بحيث يمكن تخزين مستودع من الإمدادات على القمر عندما يعود أول بشر إلى القمر.
في غضون ذلك ، سيتم إنشاء نظام نقل مستمر بين الأرض والقمر ، مع نظام آخر يمتد بين القمر والمدار القمري ، والذي يفتح جميع أنواع الاحتمالات.
قال سبوديس: "التشابه الذي أحب أن أقوم به هو أن هذا يشبه إلى حد كبير خط السكك الحديدية عبر القارات". "لم نقم فقط ببناء خط السكة الحديد عبر القارات من الساحل الشرقي مباشرة إلى الساحل الغربي ، قمنا أيضًا ببنائه للوصول إلى جميع النقاط بينهما ، والتي تم تطويرها اقتصاديًا أيضًا ".
من خلال وجود نظام يتم فيه إعادة تزويد المركبات بالوقود من الموارد المستخرجة على القمر ، يتم إنشاء نظام يصل بشكل روتيني إلى القمر ويسمح بالعودة إلى الأرض ، ولكن يمكن الوصول إلى جميع النقاط الأخرى بينهما أيضًا.
"نحن ننشئ نظام مواصلات يصل إلى كل تلك النقاط بين الأرض والقمر. قال Spudis إن أهمية ذلك ، أن الكثير من أصول الأقمار الصناعية لدينا موجودة هناك ، على سبيل المثال أقمار الاتصال والأقمار الصناعية لرصد الطقس موجودة في مدار متزامن مع الأرض (حوالي 36000 كم فوق خط الاستواء) والآن لا يمكننا الوصول إلى ذلك من انخفاض مدار الأرض. إذا كان لدينا نظام يمكنه العودة إلى القمر ذهابًا وإيابًا بشكل روتيني ، فيمكننا أيضًا الذهاب إلى هذه المدارات العالية حيث يوجد الكثير من أصول الأمن التجاري والوطني ".
وأضاف سبوديس أن مستودعًا للوقود يمكن أن يذهب في مواقع مختلفة ، بما في ذلك نقطة L1 LaGrange التي من شأنها أن تتيح الطيران الفضائي خارج القمر.
كم سيستغرق هذا؟
وقال سبوديس: "نقدر أنه يمكننا إنشاء موقع استراتيجي كامل على سطح القمر على سطح القمر في غضون 15 إلى 16 عامًا ، مع وصول البشر بعد حوالي 10 سنوات من انتهاء المهام الآلية الأولية". "ستنتج عملية التعدين حوالي 150 طنًا من المياه سنويًا وحوالي 100 طن من الوقود.
وهل يجب بناء أي تقنيات أو أجهزة جديدة؟
قال سبوديس: "ليس حقًا". "يمكن تحقيق هذه الخطة بشكل فعال في الوقت الحالي باستخدام التكنولوجيا الموجودة. ليس لدينا أي "unobtainium" أو أي آلة سحرية خاصة يجب بناؤها. إنها كلها نتاج بسيط للغاية للمعدات الموجودة ، وفي كثير من الحالات يمكنك استخدام المعدات التراثية من المهمات السابقة ".
وماذا عن التكلفة؟
يقدر Spudis أن النظام بأكمله يمكن إنشاؤه بتكلفة إجمالية أقل من 88 مليار دولار ، والتي ستكون حوالي 5 مليارات دولار سنويًا ، مع ذروة تمويل تبلغ 6.65 مليار دولار بدءًا من السنة 11. وتشمل هذه التكلفة الإجمالية تطوير 70 مشتقة من المكوك مركبة إطلاق mT ، نسختان من مركبات استكشاف الطاقم (LEO و translunar) ، ومركبة هبوط قابلة لإعادة الاستخدام ، ومستودعات تعمل بالوقود Cislunar وجميع الأصول السطحية الروبوتية ، بالإضافة إلى جميع التكاليف التشغيلية لدعم المهمة لهذه الهندسة المعمارية.
قال سبوديس: "أفضل جزء هو أنه نظرًا لأننا قسمنا هندستنا إلى قطع صغيرة ، فإن كل مهمة تكون مكتفية ذاتيًا إلى حد كبير ، وبمجرد وصولها إلى القمر ، فإنها تتفاعل وتعمل مع القطع الموجودة بالفعل".
وستكون الميزانية مرنة.
قال سبوديس: "يمكننا القيام بهذا المشروع بأي سرعة تسمح بها الموارد". "لذا إذا كانت لديك ميزانية محدودة للغاية ومستويات إنفاق منخفضة جدًا ، يمكنك أن تذهب ببطء أكثر. إذا كان لديك المزيد من الموارد المتاحة ، يمكنك زيادة السرعة وزيادة معدل وضع الأصول على القمر والقيام بالمزيد في فترة زمنية أقصر. تعيدنا هذه العمارة إلى القمر وتخلق قدرة حقيقية. لكن المتغير الحر هو الجدول الزمني ، وليس المال ".
يعتقد سبوديس أن العودة إلى القمر أمر مهم ، لأنه لا يمكننا فقط استخدام الموارد هناك ، بل يعلمنا كيف نكون حضارة رحالة فضائية.
وقال "بالذهاب إلى القمر يمكننا أن نتعلم كيف نستخرج ما نحتاجه في الفضاء مما نجد في الفضاء". "إنها في الأساس مهارة يجب على أي حضارة أن تتقنها. إذا كنت تستطيع تعلم القيام بذلك ، فلديك مهارة تسمح لك بالذهاب إلى كوكب المريخ وخارجه ".
لمزيد من المعلومات ، راجع موقع Spudis على الويب ، SpudisLunarResources.com يمكن العثور على مزيد من التفاصيل والرسوم البيانية في مستند pdf هذا.
استمع إلى مقابلة مع Paul Spudis حول هذا الموضوع لـ 365 يوم من علم الفلك.
يقوم Paul Spudis بنشر مدونات في مرة واحدة و Future Moon في موقع Smithonsian Air & Space.
