Welkom terug bij onze lopende serie, "The Definitive Guide To Terraforming"! We gaan verder met een blik op de maan en bespreken hoe deze op een dag geschikt zou kunnen worden gemaakt voor menselijke bewoning.
Al sinds het begin van het ruimtetijdperk hebben wetenschappers en futuristen het idee verkend om andere werelden te transformeren om aan menselijke behoeften te voldoen. Dit proces staat bekend als terraforming en vereist het gebruik van milieutechnische technieken om de temperatuur, atmosfeer, topografie of ecologie van een planeet of maan (of al het bovenstaande) te veranderen om het meer 'aardachtig' te maken. Als het dichtstbijzijnde hemellichaam van de aarde wordt de maan al lang als een potentiële locatie beschouwd.
Alles bij elkaar genomen zou het koloniseren en / of terravormen van de maan relatief eenvoudig zijn in vergelijking met andere lichamen. Door de nabijheid zou de tijd die het zou kosten om mensen en apparatuur van en naar de oppervlakte te vervoeren aanzienlijk worden verminderd, evenals de kosten om dit te doen. Bovendien betekent de nabijheid dat de gewonnen grondstoffen en producten die op de maan zijn vervaardigd, in veel minder tijd naar de aarde kunnen worden vervoerd, en een toeristenindustrie zou ook haalbaar zijn.
Maankolonisatie in fictie:
Het vestigen van menselijke nederzettingen op de maan is een van de meest populaire nietjes van sciencefiction. En terwijl de overgrote meerderheid van de verhalen betrekking heeft op maannederzettingen die op het oppervlak zijn gebouwd met afgesloten koepels of onder het oppervlak, zijn er enkele voorbeelden waarin de maan zelf wordt gemaakt in een omgeving die bewoonbaar is voor mensen.
Het vroegst bekende voorbeeld is misschien wel het korte verhaal 'La Journée d’un Parisien au XXIe siècle ”(“ Een dag van een Parijzenaar in de 21e eeuw ”), geschreven door de Franse auteur Octave Béllard. Dit verhaal, uitgebracht in 1910, houdt in dat er geleidelijk een atmosfeer wordt gecreëerd en vegetatie wordt geacclimatiseerd om van de maan een toevluchtsoord te maken voor bedreigde diersoorten en menselijke kolonisten.
In 1936 schreef de Amerikaanse schrijver C.L. Moore schreef Verloren paradijs, een van de vele romans die plaatsvinden in haar 'Northwest Smith'-universum, dat draait om een ruimteschippiloot en -smokkelaar die in een gekoloniseerd zonnestelsel leeft. In deze roman presenteert ze de maan als een ooit vruchtbare plaats en beschrijft ze hoe het geleidelijk een airless woestenij werd. In 1945 werd de Britse romanschrijver en academicus C. S. Lewis vrijgelaten Die afschuwelijke kracht, waarin de Maan (Sulva) wordt beschreven als de thuisbasis van een ras van extreme eugenetici.
Arthur C. Clarke schreef verschillende romans en korte verhalen met onder meer maankolonies tussen de jaren vijftig en zeventig. In 1955 schreef hij Aardlicht, waarin een maannederzetting wordt gevangen in het kruisvuur terwijl de oorlog uitbreekt tussen de aarde en een alliantie tussen Mars en Venus. In 1961 Een val van Moondust werd gepubliceerd, waar een toeristenkruiser (Selene) wegzinkt in een zee van maanstof.
In 1968 verscheen de baanbrekende roman van Clarke 2001: A Space Odyssey werd uitgebracht, waarvan een deel plaatsvindt op een gekoloniseerde maan waar een mysterieuze monoliet wordt gevonden (bekend als de Tycho Magnetic Anomaly of TMA-1). Afspraak met Rama, uitgebracht in 1973, maakt ook melding van een gekoloniseerde maan, die deel uitmaakt van het zonnestelsel-omvattende staatsbestel dat bekend staat als de United Planets.
Robert A. Heinlein schreef ook uitgebreid over menselijke nederzettingen op de maan. Een van zijn eerste was De rollende stenen (1952), waarin een uitzonderlijke familie (de stenen) centraal staat die op een bezette maan leeft, maar ervoor kiest om te vertrekken om het zonnestelsel te verkennen. In 1966 bracht hij de Hugo Award-winnende roman uit De maan is een harde meesteres, waarin een grotendeels ondergrondse maankolonie de aarde voorziet van voedsel en mineralen.
De bevolking, bekend als "Lunies", zijn meestal de afstammelingen van veroordeelden (met name politieke gevangenen) die onder een aardse regering leven. Met behulp van kunstmatige intelligentie lanceert een groep onafhankelijkheidszoekers een opstand en onttroont hun onafhankelijkheid van de aarde. Een derde aflevering, De kat die door muren liep (1985) vindt enkele jaren later plaats op een Free Luna.
In 1988 werd Kim Stanley Robinson uitgebracht The Lunatics, dat zich bezighoudt met een groep tot slaaf gemaakte mijnwerkers die gedwongen zijn onder de maan te werken en die een opstand lanceren. En in het korte verhaal 'Byrd Land Six' (2010) beschrijft de Britse auteur Alastair Reynolds een maankolonie die is gebaseerd op de winning van helium-3. De lijst gaat maar door, met letterlijk honderden (zo niet duizenden) voorbeelden van mensen die in de nabije en verre toekomst op de maan leven.
Studie van Lunar Settlement:
In de afgelopen decennia zijn er talloze voorstellen gedaan om een kolonie (of kolonies) op de maan te bouwen. De meeste zijn ontstaan met de komst van het ruimtetijdperk en het Apollo-programma. En in meer recente jaren, met voorstellen om tegen de jaren 2020 naar de maan terug te keren, is er opnieuw belangstelling voor het creëren van een permanente regeling. Er zijn echter enkele wetenschappelijke voorstellen die dateren van vóór de 20e eeuw.
Zo schreef bisschop John Wilkins - een Engelse predikant, natuuronderzoeker en lid van The Royal Society - in 1638 Een verhandeling over een nieuwe wereld en een andere planeet, waarin hij een menselijke kolonie op de maan voorspelde. De beroemde Russische raket- en ruimtevaartwetenschapper Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935) - die voor het eerst het concept van een ruimtelift voorstelde - suggereerde ook dat een maannederzetting een grote stap zou zijn in de mensheid om een ruimtevarende soort te worden.
In de jaren vijftig en zestig begonnen de voorstellen te sneeuwen met de oprichting van het Apollo-programma, waar plannen om astronauten op de maan te plaatsen op natuurlijke wijze leidden tot ideeën voor het creëren van permanente bases en zelfs nederzettingen daar. In 1954 stelde Arthur C. Clarke voor om een maanbasis te creëren met behulp van opblaasbare modules die vervolgens zouden worden bedekt met maanstof voor isolatie.
Bij de eerste vestiging zouden astronauten iglo-achtige constructies bouwen en een opblaasbare radiomast, gevolgd door de oprichting van een grotere, permanente koepel. Zijn voorstel riep ook op tot luchtzuivering door een op algen gebaseerd filter, een kernreactor om stroom te leveren en elektromagnetische kanonnen (d.w.z. massabestuurders) die lading en brandstof naar interplanetaire schepen in de ruimte lanceren.
In 1959 publiceerde John S. Rinehart - de directeur van het Mining Research Laboratory van de Colorado School of Mines - een voorstel met de titel 'Basic Criteria for Moon Building' in de Tijdschrift van de British Interplanetary Society. Dit concept voor een 'zwevende basis' bestond uit een halve cilinder met halve koepels aan beide uiteinden en een micrometeoroïde schild boven de basis. Dit concept was gebaseerd op de toen aanvaarde theorie dat er stof oceanen op de maan waren die in sommige gebieden tot anderhalve kilometer diep waren.
Tijdens dit tijdperk kwamen ook verschillende plannen naar voren voor militaire installaties op de maan. Deze omvatten Project Horizon (1959), een plan van het Amerikaanse leger om in 1967 een fort op de maan te bouwen. De Amerikaanse luchtmacht stelde in 1961 ook het Lunex-project voor, dat de oprichting van een ondergrondse luchtmachtbasis op de maan beoogde door 1968.
In 1962 publiceerden John DeNike (de programmamanager voor NASA's geavanceerde programma's) en Stanley Zahn (technisch directeur van Lunar Basing Studies bij de Martin Company's Space Division) een voorstel met de titel "Lunar Basing". Hun concept vereiste een ondergrondse basis aan de Sea of Tranquility, die zou vertrouwen op kernreactoren en een op algen gebaseerd luchtfiltratiesysteem.
In de afgelopen jaren hebben meerdere ruimteagentschappen voorstellen gedaan om kolonies op de maan te bouwen. In 2006 kondigde Japan plannen aan voor een maanbasis in 2030. Rusland deed een soortgelijk voorstel in 2007, dat tussen 2027 en 3232 zou worden gebouwd. In 2007 stelde Jim Burke van de International Space University in Frankrijk voor om een Lunar Noah’s Ark te creëren om ervoor te zorgen dat de menselijke beschaving een rampzalige gebeurtenis zou overleven.
In augustus 2014 hadden vertegenwoordigers van NASA een ontmoeting met marktleiders om de kosteneffectieve manieren te bespreken om tegen 2022 een maanbasis in de poolgebieden te bouwen. In 2015 schetste NASA een concept voor maanregeling dat afhankelijk zou zijn van robotarbeiders (bekend als Trans -Formers) en heliostaten om een maannederzetting rond het zuidpoolgebied van de maan te creëren. En in 2016 stelde Johann-Dietrich Wörner, de nieuwe chef van ESA, een internationaal dorp op de maan voor als de opvolger van het internationale ruimtestation.
Potentiële methoden:
Als het gaat om terraforming van de maan, lijken de mogelijkheden en uitdagingen sterk op die van Mercurius. Om te beginnen heeft de maan een atmosfeer die zo dun is dat het alleen een exosfeer kan worden genoemd. Bovendien zijn de vluchtige elementen die nodig zijn voor het leven schaars (d.w.z. waterstof, stikstof en koolstof).
Deze problemen kunnen worden aangepakt door kometen met waterijs en vluchtige stoffen vast te leggen en deze in de oppervlakte te laten crashen. De kometen zouden sublimeren en deze gassen en waterdamp verspreiden om een atmosfeer te creëren. Deze effecten zouden ook water vrijmaken dat zich in de maanregoliet bevindt, dat zich uiteindelijk op het oppervlak zou kunnen ophopen om natuurlijke waterlichamen te vormen.
De overdracht van momentum van deze komeet zou er ook voor zorgen dat de maan sneller roteert, waardoor de rotatie wordt versneld, zodat deze niet langer op slot is. Een maan die werd versneld om elke 24 uur eenmaal om zijn as te draaien, zou een gestage dagcyclus hebben, wat kolonisatie en aanpassing aan het leven op de maan gemakkelijker zou maken.
Er is ook de mogelijkheid om delen van de maan te paraterraformeren op een manier die vergelijkbaar is met het terraformeren van het poolgebied van Mercurius. In het geval van de maan zou dit plaatsvinden in de Shackleton-krater, waar wetenschappers al bewijs van waterijs hebben gevonden. Met behulp van zonnespiegels en een koepel kon deze krater worden omgezet in een microklimaat waar planten konden worden gekweekt en een ademende atmosfeer kon worden gecreëerd.
Potentiële voordelen:
Vergeleken met andere planeten en manen in het zonnestelsel zijn er verschillende voordelen aan het koloniseren en terraformeren van de maan. Het meest voor de hand liggende is de nabijheid van de aarde. In vergelijking met Mars, Venus, Mercurius of het buitenste zonnestelsel zouden de kosten en de tijd die het zou kosten om mensen en materialen van en naar de maan te vervoeren aanzienlijk lager zijn.
Bovendien zou het bombarderen van het oppervlak met kometen zowel een atmosfeer als het momentum kunnen opleveren dat nodig is om de planeet tot een aardachtige cyclus te laten draaien. In vergelijking met planeten zoals Mars en Venus zouden er ook aanzienlijk minder kometen nodig zijn om dit te bereiken - naar schatting 100 versus enkele duizenden.
De aanwezigheid van waterijs in de maanbodem en de grote caches rond het zuidpoolgebied zouden ook de creatie van oppervlaktewater mogelijk maken (zodra een broeikaseffect werd geactiveerd). Samen met kometen die het oppervlak bombarderen, zou dit kunnen worden gedaan door het introduceren van methaan- en ammoniakijs, die kunnen worden geoogst van maan zoals Titan en de Kuipergordel. Het toezicht op de terraforming-inspanningen zou ook gemakkelijker zijn dankzij de nabijheid van de maan en vereist veel minder infrastructuur.
Ondertussen zouden kolonies op de maan meerdere voordelen bieden. De lokale hulpbronnen zouden mogelijkheden bieden voor in-situ gebruik van hulpbronnen, evenals grondstoffen die nodig zijn voor missies dieper de ruimte in. Omdat de maan bijvoorbeeld qua samenstelling vergelijkbaar is met de aarde, heeft deze een ruime voorraad mineralen die kunnen worden gedolven voor gebruik op aarde. Van het oppervlak geoogste maanregolieten kunnen worden gebruikt om stralingsafscherming en koepelvormige nederzettingen op het oppervlak te creëren.
De toevoer van waterijs door de maan, dat vooral in het zuidelijke poolgebied overvloedig aanwezig is, zou ook dienen als een vaste waterbron voor kolonisten. Helium-3 zou gemakkelijk kunnen worden geoogst omdat het overvloedig aanwezig is in de bovenste laag van de regoliet van de maan voor gebruik in fusiereactoren, wat zorgt voor een schone en gestage toevoer van energie, zowel voor maankolonies als voor de aarde.
Een maanbasis zou ook kunnen dienen als tussenstop voor missies verder in het zonnestelsel. NASA heeft geschat dat miljarden dollars kunnen worden bespaard door een maanpost te creëren die lokaal water zou kunnen gebruiken om waterstofbrandstof te maken. Zo'n buitenpost zou ook een intrinsiek stuk infrastructuur zijn als het gaat om het opzetten van bemande missies naar Mars en bij de bouw van een Mars-nederzetting.
De lagere zwaartekracht en ontsnappingssnelheid van de maan betekenen ook dat missies die vanaf de maan worden gelanceerd veel minder drijfgas nodig hebben om de ruimte te bereiken. Ditzelfde voordeel kan de bouw van een massabestuurder, een maanlift of andere projecten mogelijk maken die als te duur of uitdagend worden beschouwd om op aarde te bouwen. Een dergelijke structuur zou de kosten van bewegende materialen en satellieten (zoals op de ruimte gebaseerde zonnepanelen) nog goedkoper verlagen.
Last but not least zou de oprichting van een maannederzetting ook waardevolle informatie kunnen opleveren, met name over de langetermijneffecten van het leven in een omgeving met een lagere zwaartekracht. Deze informatie zou nuttig zijn voor de oprichting van een permanente basis op Mars of andere zonnestelsellichamen met een zwaartekracht van minder dan 1 g.
De aanwezigheid van stabiele maan lavabuizen die groot genoeg zijn om hele steden te huisvesten is ook een voordeel. Deze ondergrondse omgevingen zouden onder druk kunnen worden gezet om een ademende atmosfeer te creëren en zouden een natuurlijke afscherming bieden tegen zonnestraling.
Potentiële uitdagingen:
Terraforming the Moon zit ook boordevol uitdagingen. Ten eerste zou het oogsten van kometen en / of ijsjes uit het buitenste zonnestelsel infrastructuur vereisen die nog niet bestaat, en het zou erg duur zijn om te creëren. Er zouden in feite honderden ruimteschepen nodig zijn om alle middelen te vervoeren, en ze zouden moeten worden uitgerust met aandrijfsystemen die de reis in korte tijd zouden kunnen maken (die ook nog niet bestaat).
Hoewel bekend is dat langere perioden in microzwaartekrachtomgevingen spierdegeneratie en verlies van botdichtheid veroorzaken, is het onduidelijk wat het effect van lage zwaartekracht zou zijn voor permanente bewoners en kinderen geboren in dergelijke omgevingen. Er is gesuggereerd dat terrestrische planten en dieren genetisch gemanipuleerd kunnen worden om in de maanomgeving te leven, maar het is onduidelijk of dit al dan niet succesvol zal zijn.
En natuurlijk zouden de kosten van dit alles astronomisch zijn en een inzet van meerdere generaties vereisen, gezien de hoeveelheid tijd die nodig is om de maanecologie te veranderen. Als zodanig is het onwaarschijnlijk dat verbintenissen van een regering of een internationaal orgaan tussen de ene generatie en de volgende kunnen worden nagekomen.
Voor een oppervlaktekolonie zijn er ook veel uitdagingen. De lange maanavonden (354 uur lang) zouden betekenen dat de afhankelijkheid van zonne-energie op een andere locatie dan de poolgebieden zou worden belemmerd. Bovendien zouden de aanzienlijke temperatuurschommelingen iets zijn waar kolonies tegen gebouwd zouden moeten worden. Zonnestraling zou ook een probleem zijn in elke nederzetting op het oppervlak.
Het ontbreken van een atmosfeer vergroot de kans dat het oppervlak wordt geraakt door kometen en blootstelling aan zonnevlammen. De maan gaat ook periodiek door de magnetotail van de aarde, waardoor een plasmablad ontstaat dat over het oppervlak zwaait. Aan de lichte kant veroorzaakt bombardement door elektronen de afgifte van UV-fotonen en een opbouw van een negatieve lading aan de donkere kant. Dit kan gevaarlijk zijn voor eventuele nederzettingen op het oppervlak.
Zoals opgemerkt, konden sommige van deze problemen worden opgelost door nederzettingen onder de oppervlakte te bouwen. Ervan uitgaande dat deze nederzettingen echter afhankelijk waren van zonne-energie, zouden ze dicht bij de poolgebieden moeten worden gebouwd om te profiteren van het bijna-eeuwigdurende licht in deze regio's. Het alternatief zou zijn om fusiereactoren te bouwen die gebruik zouden kunnen maken van lokaal geproduceerd helium-3. En ook hier zouden de kosten en tijd die nodig zijn om zo'n regeling te bouwen zeer hoog zijn.
Opnieuw moeten we ons afvragen waarom, gezien alle uitdagingen, een dergelijke onderneming moet worden aangegaan? In het geval van de maan is het antwoord vrij eenvoudig. In dit geval kunnen terraforming en kolonisatie goedkoper, gemakkelijker en in veel minder tijd worden gedaan. Bovendien zijn de voordelen van een menselijke aanwezigheid op de maan talrijk en omvatten enkele nogal lucratieve aspecten zoals helium-3-oogst, maanmijnen, maan-zonne-operaties en zelfs de oprichting van een maan-toeristenindustrie.
Maar misschien wel het allerbelangrijkste: een menselijke aanwezigheid op de maan (die we Luna graag noemen als en wanneer die bestaat) zou gemakkelijk als opstap kunnen dienen naar het creëren van een menselijke aanwezigheid op Mars, Venus en elders in het zonnestelsel. Met voorzieningen voor het bijtanken, bevoorraden en repareren, zouden de kosten om schepen dieper de ruimte in te sturen drastisch worden verlaagd.
Nog een stap in de zoektocht om van de mensheid een interplanetair - en misschien zelfs interstellair - ras te maken!
We hebben veel interessante artikelen over terraforming geschreven hier bij Space Magazine. Hier is de definitieve gids voor terraforming, moeten we Mars vormen? Hoe kunnen we Mars vormen? Hoe kunnen we Venus vormen ?, en het studententeam wil Mars vormen met behulp van cyanobacteriën.
Bekijk ook Ja, er is water op de maan en water op de maan werd door zonnewind ingeblazen.
We hebben ook artikelen die de meer radicale kant van terraforming onderzoeken, zoals Could We Terraform Jupiter ?, Could We Terraform The Sun? En Could We Terraform A Black Hole?
Raadpleeg voor meer informatie NASA's Lunar Colonization - Energy and Power and Life On The Moon.
