MF Dnes: Měsíc skrývá energii i pro Zemi
4.12.2004 | NEW YORK | MF Dnes | Karel Pacner |
Ve druhé čtvrtině 21. století bude na Měsíci rušno, o tom nemusíme pochybovat. Jestliže se naplní představa prezidenta GeorgeW. Bushe, vybudují Američané ve druhé polovině příštího století na Měsíci stálou základnu.
Krátce po nich by tam chtěli přistát první Číňané. A Rusové počítají s postavením lunární stanice okolo roku 2025. Po zkušenostech z minulosti víme, že se tyto představy podaří jen výjimečně splnit. Nicméně o tom, že bude na Měsíci v tomto století rušno, netřeba pochybovat.
Jaký bude mít stálá přítomnost lidí na Měsíci pro Zemi význam? Předně půjde o další průzkum tohoto nebeského tělesa a o další objasňování vzniku naší sluneční soustavy. Měsíc se též stane odrazovým můstkem pro výpravy pozemšťanů na Mars i k dalším planetám. Velmi zajímavé jsou úvahy o těžbě lunárního materiálu pro energetiku Země. Právě před týdnem se o nich debatovalo na mezinárodní konferenci o využití Měsíce v indickém Udajpúru.
Maringotky ze Země
Život lidí na Měsíci nebude jednoduchý. Vzhledem k tomu, že tam neexistuje atmosféra, nemohou opustit své příbytky bez skafandru. Všechna obydlí musí mít střechy chránící před radiací a meteority, to znamená zakryté nejméně pět metrů silnou vrstvou lunárního materiálu čili regolitu; nad sklady a garážemi postačí třímetrový poklop z horniny.
První příbytky si přivezou kosmonauti ze Země - budou to maringotky ve tvaru válců, různě pospojované, zahrnuté zeminou. Někteří američtí odborníci uvažovali i o nafukovacích příbytcích z umělých látek, které by se po vztyčení okamžitě nastřikovaly zpevňovacími materiály. Nejlepší by však bylo ubytovat kosmonauty v hlubokých jeskyních.
Možná několik desetiletí budou „měsíčňané“ odkázáni na dovoz všech zásob ze Země. Postupně se však naučí budovat továrny na výrobu stavebních dílů, získávání kyslíku a dalších surovin z místních hornin.
Nejprve stavební továrny
Osadníci se podle odborníků musí naučit nejprve zpracovávat hrubé čedičové horniny. Když v pecích za žáru 1250 stupňů tento materiál přetaví, dostanou hmotu podobnou tekutému sklu, která v průběhu ochlazení zkrystalizuje a pak se může sypat do forem. Tuto techniku výroby vyvinuli odborníci francouzští, němečtí, polští a čeští. Další část výroby připomíná postupy používané v práškové metalurgii. Přetavené lunární horniny dostanou patřičné tvary pod tlaky stovek megapascalů a potom se spečou ve sluneční peci za žáru přes 1000 stupňů.
Tímto způsobem mohou vyrábět nejrůznější stavební díly: stěny, podlahy, stropy, desky, trubky. A z nich postaví budovy, tunely, tratě, startovací rampy... Rozhodně se však z nich nemohou dělat součástky strojů, antén či stěny nafukovacích objektů.
Patrně největším oříškem bude spojování desek do hermetických struktur. Někteří vědci doporučují, aby se k tomu používala roztavená síra namísto cementu. Jiní uvažují o cementu vyráběném z lunárních surovin s příměsí některých dovážených látek.
Lepší bezpečnost a tepelnou izolaci poskytnou těmto stavbám dvojité stěny, přičemž prostory mezi nimi se vyplní nepřetavenými lunárními horninami.
Na Měsíci budou nejvýhodnější kruhové domky o několika podlažích v hlubokých jámách. První příbytek o průměru devíti metrů a o pěti podlažích by se tvořil aspoň tři roky. Všechnu energii budou kosmonauti získávat z atomových elektráren dovezených ze Země, postupem času si vytvoří sluneční elektrárnu.
Kyslík pro lidi i pro motory
Regolit se hodí i pro výrobu kyslíku pro dýchání, paliv do jaderných motorů a okysličovadla do raketových motorů. To se prokázalo již při pokusech se vzorky půdy získanými v rámci projektu Apollo a v létě 1994 při pokusech na univerzitě v arizonském Tucsonu a v Lavočkinově firmě v Moskvě.
Všechny kovy se na Měsíci vyskytují ve formě oxidů, jsou tedy vázány na kyslík. Studie Johnsonova střediska kosmických letů NASA a Houstonské univerzity ze začátku 70. let uváděla, že tamní kovy obsahují 42,2 % kyslíku. Všechny jsou dokonale smíseny s povrchovými horninami. Naproti tomu na Zemi bývají soustředěny v žilách, a proto je musí horníci dobývat až z několikakilometrových hloubek. Těžba na Měsíci bude tedy spočívat jenom ve sbírání a zpracování povrchového materiálu.
Vybudovat tuto povrchovou těžbu surovin a jejich zpracování však bude velmi těžké. Inženýři musí vyvinout soupravu buldozerů, bagrů a nákladních aut. Nebudou stejné jako na Zemi, musí být „lunarizované“, tedy uzpůsobené tamnímu krutému prostředí, a musí pracovat automaticky, anebo být řiditelné na dálku. Člověk je příliš drahý, než aby mohl sedět za volantem jediného stavebního stroje.
Z čeho se bude kyslík vyrábět? Měsíční horniny se převážně podobají čedičům čili bazaltům, které obsahují v průměru polovinu oxidu křemičitého. A v nich je rovněž minerál zvaný ilmenit.
Ilmenit má řadu předností. Lze jej z nasbíraných hornin vydělovat pomocí elektrostatického pole mnohem snáz než ostatní. Oddělování minerálů bude zřejmě založeno na působení elektřiny - budou se vysávat z hornin podobně jako kovové předměty magnetem. Při zpracování ilmenitu se dají bez jakýchkoliv odpadů zužitkovat všechny tři jeho složky: kyslík, železo a titan.
Američtí vědci dávají přednost chemické technologii - redukci tohoto minerálu vodíkem, aspoň zpočátku dováženým ze Země. Do komory s tímto minerálem se vhání vodík zahřátý na 600-1300 stupňů a hornina se přeměňuje na železo, titan a vodu. Voda se elektrolýzou rozkládá na kyslík a vodík. Vyrobený kyslík se zkapalní a dopraví do podchlazených cisteren pod povrchem. Z jednoho kilogramu materiálu vzniká 100 gramů vody.
Všechny metody zpracování lunárních hornin jsou energeticky velice náročné. Ze 350 kubíků horniny by se mohlo měsíčně vyrábět 9000 tun kyslíku. Zvolená chemická technologie k tomu potřebuje jadernou či solární elektrárnu o výkonu 150 kW, ostatní vyžadují zdroje ještě silnější.
Palivo pro rakety i pro Zemi
Ve vzdálenější budoucnosti, až „měsíčňané“ získají hornické a průmyslové zkušenosti, si začnou vyrábět řadu paliv sami. Předně kapalný vodík pro klasické raketové motory, později látky pro pohon atomový. Na Měsíci zřejmě není uran, zato tam je dost thoria a helia. Thorium je uloženo ve slojích pod povrchem, částečky helia navál sluneční vítr do povrchové vrstvy regolitu.
Helium 3 se dá těžit z titaničitého regolitu - upozornil E. N. Cameron z Centra pro kosmické automaty a robotyWisconsinské univerzity v Madisonu. Podle dálkového průzkumu je ho nejvíc v oblasti Moře klidu a podle vzorků z Apolla 17 okolo Taurus-Littrow. A toto helium by se dalo dovážet jako zdroj energie pro Zemi, navrhl na konferenci v Indii Lawrence Taylor, ředitel Ústavu planetární geologie. „Pětadvacet tun helia by stačilo zásobovat elektřinou Spojené státy po celý rok,“ tvrdil Taylor. Avšak jeho těžba nebude jednoduchá. Z lunárních hornin se dá získat až po zahřátí na 800 stupňů a navíc, jedna tuna je obsažena ve 200 milionech tun regolitu.
Tyto představy vypadají fantasticky. Není jasné, jestli se naplní. Možná, že se nakonec lidstvo naučí vyrábět energii na Zemi z domácích nevyčerpatelných zdrojů velmi lacino, takže suroviny z Měsíce nebudou zapotřebí. Anebo vědci objeví prameny energie ještě úžasnější, o jakých dnes nemáme ani ponětí.
reklama
Jaký bude mít stálá přítomnost lidí na Měsíci pro Zemi význam? Předně půjde o další průzkum tohoto nebeského tělesa a o další objasňování vzniku naší sluneční soustavy. Měsíc se též stane odrazovým můstkem pro výpravy pozemšťanů na Mars i k dalším planetám. Velmi zajímavé jsou úvahy o těžbě lunárního materiálu pro energetiku Země. Právě před týdnem se o nich debatovalo na mezinárodní konferenci o využití Měsíce v indickém Udajpúru.
Maringotky ze Země
Život lidí na Měsíci nebude jednoduchý. Vzhledem k tomu, že tam neexistuje atmosféra, nemohou opustit své příbytky bez skafandru. Všechna obydlí musí mít střechy chránící před radiací a meteority, to znamená zakryté nejméně pět metrů silnou vrstvou lunárního materiálu čili regolitu; nad sklady a garážemi postačí třímetrový poklop z horniny.
První příbytky si přivezou kosmonauti ze Země - budou to maringotky ve tvaru válců, různě pospojované, zahrnuté zeminou. Někteří američtí odborníci uvažovali i o nafukovacích příbytcích z umělých látek, které by se po vztyčení okamžitě nastřikovaly zpevňovacími materiály. Nejlepší by však bylo ubytovat kosmonauty v hlubokých jeskyních.
Možná několik desetiletí budou „měsíčňané“ odkázáni na dovoz všech zásob ze Země. Postupně se však naučí budovat továrny na výrobu stavebních dílů, získávání kyslíku a dalších surovin z místních hornin.
Nejprve stavební továrny
Osadníci se podle odborníků musí naučit nejprve zpracovávat hrubé čedičové horniny. Když v pecích za žáru 1250 stupňů tento materiál přetaví, dostanou hmotu podobnou tekutému sklu, která v průběhu ochlazení zkrystalizuje a pak se může sypat do forem. Tuto techniku výroby vyvinuli odborníci francouzští, němečtí, polští a čeští. Další část výroby připomíná postupy používané v práškové metalurgii. Přetavené lunární horniny dostanou patřičné tvary pod tlaky stovek megapascalů a potom se spečou ve sluneční peci za žáru přes 1000 stupňů.
Tímto způsobem mohou vyrábět nejrůznější stavební díly: stěny, podlahy, stropy, desky, trubky. A z nich postaví budovy, tunely, tratě, startovací rampy... Rozhodně se však z nich nemohou dělat součástky strojů, antén či stěny nafukovacích objektů.
Patrně největším oříškem bude spojování desek do hermetických struktur. Někteří vědci doporučují, aby se k tomu používala roztavená síra namísto cementu. Jiní uvažují o cementu vyráběném z lunárních surovin s příměsí některých dovážených látek.
Lepší bezpečnost a tepelnou izolaci poskytnou těmto stavbám dvojité stěny, přičemž prostory mezi nimi se vyplní nepřetavenými lunárními horninami.
Na Měsíci budou nejvýhodnější kruhové domky o několika podlažích v hlubokých jámách. První příbytek o průměru devíti metrů a o pěti podlažích by se tvořil aspoň tři roky. Všechnu energii budou kosmonauti získávat z atomových elektráren dovezených ze Země, postupem času si vytvoří sluneční elektrárnu.
Kyslík pro lidi i pro motory
Regolit se hodí i pro výrobu kyslíku pro dýchání, paliv do jaderných motorů a okysličovadla do raketových motorů. To se prokázalo již při pokusech se vzorky půdy získanými v rámci projektu Apollo a v létě 1994 při pokusech na univerzitě v arizonském Tucsonu a v Lavočkinově firmě v Moskvě.
Všechny kovy se na Měsíci vyskytují ve formě oxidů, jsou tedy vázány na kyslík. Studie Johnsonova střediska kosmických letů NASA a Houstonské univerzity ze začátku 70. let uváděla, že tamní kovy obsahují 42,2 % kyslíku. Všechny jsou dokonale smíseny s povrchovými horninami. Naproti tomu na Zemi bývají soustředěny v žilách, a proto je musí horníci dobývat až z několikakilometrových hloubek. Těžba na Měsíci bude tedy spočívat jenom ve sbírání a zpracování povrchového materiálu.
Vybudovat tuto povrchovou těžbu surovin a jejich zpracování však bude velmi těžké. Inženýři musí vyvinout soupravu buldozerů, bagrů a nákladních aut. Nebudou stejné jako na Zemi, musí být „lunarizované“, tedy uzpůsobené tamnímu krutému prostředí, a musí pracovat automaticky, anebo být řiditelné na dálku. Člověk je příliš drahý, než aby mohl sedět za volantem jediného stavebního stroje.
Z čeho se bude kyslík vyrábět? Měsíční horniny se převážně podobají čedičům čili bazaltům, které obsahují v průměru polovinu oxidu křemičitého. A v nich je rovněž minerál zvaný ilmenit.
Ilmenit má řadu předností. Lze jej z nasbíraných hornin vydělovat pomocí elektrostatického pole mnohem snáz než ostatní. Oddělování minerálů bude zřejmě založeno na působení elektřiny - budou se vysávat z hornin podobně jako kovové předměty magnetem. Při zpracování ilmenitu se dají bez jakýchkoliv odpadů zužitkovat všechny tři jeho složky: kyslík, železo a titan.
Američtí vědci dávají přednost chemické technologii - redukci tohoto minerálu vodíkem, aspoň zpočátku dováženým ze Země. Do komory s tímto minerálem se vhání vodík zahřátý na 600-1300 stupňů a hornina se přeměňuje na železo, titan a vodu. Voda se elektrolýzou rozkládá na kyslík a vodík. Vyrobený kyslík se zkapalní a dopraví do podchlazených cisteren pod povrchem. Z jednoho kilogramu materiálu vzniká 100 gramů vody.
Všechny metody zpracování lunárních hornin jsou energeticky velice náročné. Ze 350 kubíků horniny by se mohlo měsíčně vyrábět 9000 tun kyslíku. Zvolená chemická technologie k tomu potřebuje jadernou či solární elektrárnu o výkonu 150 kW, ostatní vyžadují zdroje ještě silnější.
Palivo pro rakety i pro Zemi
Ve vzdálenější budoucnosti, až „měsíčňané“ získají hornické a průmyslové zkušenosti, si začnou vyrábět řadu paliv sami. Předně kapalný vodík pro klasické raketové motory, později látky pro pohon atomový. Na Měsíci zřejmě není uran, zato tam je dost thoria a helia. Thorium je uloženo ve slojích pod povrchem, částečky helia navál sluneční vítr do povrchové vrstvy regolitu.
Helium 3 se dá těžit z titaničitého regolitu - upozornil E. N. Cameron z Centra pro kosmické automaty a robotyWisconsinské univerzity v Madisonu. Podle dálkového průzkumu je ho nejvíc v oblasti Moře klidu a podle vzorků z Apolla 17 okolo Taurus-Littrow. A toto helium by se dalo dovážet jako zdroj energie pro Zemi, navrhl na konferenci v Indii Lawrence Taylor, ředitel Ústavu planetární geologie. „Pětadvacet tun helia by stačilo zásobovat elektřinou Spojené státy po celý rok,“ tvrdil Taylor. Avšak jeho těžba nebude jednoduchá. Z lunárních hornin se dá získat až po zahřátí na 800 stupňů a navíc, jedna tuna je obsažena ve 200 milionech tun regolitu.
Tyto představy vypadají fantasticky. Není jasné, jestli se naplní. Možná, že se nakonec lidstvo naučí vyrábět energii na Zemi z domácích nevyčerpatelných zdrojů velmi lacino, takže suroviny z Měsíce nebudou zapotřebí. Anebo vědci objeví prameny energie ještě úžasnější, o jakých dnes nemáme ani ponětí.
reklama
Online diskuse
Redakce Ekolistu vítá čtenářské názory, komentáře a postřehy. Tím, že zde publikujete svůj příspěvek, se ale zároveň zavazujete dodržovat pravidla diskuse. V případě porušení si redakce vyhrazuje právo smazat diskusní příspěvěk
