¿Cuáles son los propósitos de la exploración humana de la luna?
La Luna es rica en depósitos minerales. Según los informes, las reservas de metales raros en la Luna son mayores que las de la Tierra. Hay tres tipos principales de rocas en la Luna. basalto rico en hierro y titanio; el segundo tipo es anortosita, rica en potasio, tierras raras y fósforo, etc., distribuida principalmente en las tierras altas lunares; el tercer tipo es principalmente brecha compuesta por partículas líticas de 0,1 a 1 mm. contiene todos los elementos y alrededor de 60 tipos de minerales de la tierra, 6 de los cuales no se encuentran en la tierra.
Los científicos señalaron que para desarrollar la luna es necesario realizar una exploración exhaustiva. de la luna, comprender los recursos de la luna y analizar gradualmente los recursos Desarrollar La luna es extremadamente rica en recursos minerales. Los 17 elementos más comunes de la tierra se encuentran en todas partes de la luna. Sólo la arena gruesa en la superficie de la luna contiene cientos de millones de toneladas de hierro, y toda la luna tiene un promedio de 10 metros de arena en la superficie. El hierro en la superficie de la luna no solo es extremadamente rico, sino que también. también es fácil de extraer y fundir. Se informa que el hierro en la luna es principalmente óxido de hierro, siempre que el oxígeno y el hierro estén separados. Además, los científicos han desarrollado formas de utilizar la luna. Métodos para fabricar cemento y vidrio a partir del suelo. y la roca. El aluminio también es muy abundante en la superficie de la luna.
El suelo lunar también es rico en helio 3. La fusión de helio utilizando deuterio y helio 3 se puede utilizar como energía nuclear, esto. Este tipo de fusión no produce neutrones, es segura y no contamina, y es fácil de controlar. La fusión nuclear no solo se puede utilizar en centrales nucleares terrestres, sino que también es particularmente adecuada para la navegación espacial. De helio 3 en el suelo lunar se estima en 715.000 toneladas. De la luna Por cada tonelada de helio 3 extraída del suelo se pueden obtener 6.300 toneladas de hidrógeno, 70 toneladas de nitrógeno y 1.600 toneladas de carbono. Debido a la gran cantidad de helio 3 en la Luna, será sin duda un recurso valioso para la Tierra, que en el futuro carecerá de energía. Una ayuda oportuna para muchas potencias espaciales importantes es la obtención de helio 3. importantes objetivos del desarrollo de la luna.
El 5 de marzo de 1998, la NASA dio a conocer una gran noticia al mundo: el "Lunar Prospector" La sonda descubrió que hay una gran cantidad de agua líquida en los polos de la Luna. La Luna. Sus reservas son de unos 100 millones de toneladas a 300 millones de toneladas y se encuentran distribuidas en casi 50.000 kilómetros cuadrados en el polo norte de la Luna.
Dentro de un área de casi 20.000 kilómetros cuadrados en la Antártida. Si la capa de agua del suelo en el fondo del cráter lunar es muy profunda, entonces las reservas de recursos hídricos en la Luna podrían llegar a 1.300 millones de toneladas.
Se han confirmado por primera vez los recursos hídricos en la Luna. Esta emocionante noticia ha entusiasmado a los científicos y ha tenido fuertes repercusiones en todo el mundo, porque este descubrimiento es importante para que la humanidad establezca una base permanente en el próximo siglo. La base lunar es un hito de gran importancia.
Los científicos creen que los recursos hídricos existentes en la luna pueden ser los "bienes inmuebles" más valiosos que tenemos los humanos en el sistema solar.
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Incluso si el. Las reservas de agua lunar son sólo de 33 millones de toneladas, suficiente para garantizar que 2.000 personas vivan en la Luna durante más de 100 años, y extraer agua del suelo lunar es un proceso "simple": recoger el suelo mezclado con hielo y calentarlo. derretir el hielo para obtener agua. Se estima que el agua helada encontrada ahora puede llenar un lago con una profundidad de 11 metros y un área de 10 kilómetros cuadrados. El agua lunar no solo puede proporcionar vida. los astronautas con fines de bebida y de vida, lo que les permite permanecer más tiempo en la luna, pero también en el espacio, cultivar cultivos o alimentar a los animales, el agua también es una fuente de energía que se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno para proporcionar combustible. para las naves espaciales de exploración planetaria, lo que amplía enormemente la vida útil de las naves espaciales. Con agua, los científicos pueden explotar fácilmente diversos recursos naturales en la luna
también pueden utilizar la luna como un puesto de avanzada para explorar el universo. de gran importancia para estudiar la formación y las propiedades de la luna.
Por supuesto, no es fácil desarrollar recursos hídricos en la luna, porque el hielo de la luna no está concentrado en una determinada capa congelada.
Una gran cantidad de hielo se mezcla con rocas y polvo, se estima que su contenido sólo representa el 0,3-1. Además, porque los cráteres lunares siempre han existido.
Nunca se ha visto el sol y la atmósfera en el pozo ha sido tan caótica que necesitamos una máquina que pueda funcionar a temperaturas tan bajas como -230°C en los polos lunares, pero es extremadamente difícil fabricar una máquina así.
Sin embargo, dado que la luna tiene agua, el día en que los humanos regresen a la luna, establezcan una base lunar y desarrollen los recursos lunares
se convertirá en el objetivo de la ciencia y la tecnología en el Además, el desarrollo y utilización de los recursos hídricos lunares también permitirán el turismo espacial. De los ideales a la realidad
La realidad
Es muy necesario que los humanos realicen exploración científica. y actividades de investigación en la luna, desarrollar y utilizar recursos lunares y establecer una base lunar permanente. En cuanto a la luna, ha habido muchas sugerencias para la construcción de bases y planes de actividad en la superficie lunar. Debido a diferentes propósitos y diferentes proponentes, las diversas propuestas son. muy diferente, pero siempre que analicemos estas propuestas desde el concepto general, son inseparables de las siguientes varias etapas de desarrollo
① Etapa de preparación de la construcción de la base: estudio del terreno y recursos
<. p>② Construcción de una base de avanzada: residencia temporal en la superficie lunar, preparación para la transición a la siguiente etapa Operaciones③Establecimiento de una base de producción lunar: residencia a largo plazo en la superficie lunar, comienzan las actividades de producción;
④Base lunar en desarrollo: las actividades de producción entran en la etapa de normalización;
⑤Base lunar madura (es decir, base lunar permanente): establece varias industrias y se vuelve económicamente independiente. > La construcción de puestos de avanzada lunares significa que la humanidad ha entrado en la segunda etapa de la construcción de bases lunares. Debe decirse que el desarrollo humano de las actividades lunares en este momento es solo el comienzo. La primera línea para participar en inspecciones reales, con la esperanza de dominar más información de primera mano y proporcionar Desarrollar y construir la luna dedicará su hermosa juventud. Los industriales jóvenes y poderosos se sentirán atraídos por los ricos recursos de la luna. e ir a la luna para extraer minas, construir fábricas, iniciar negocios y acelerar el ritmo de utilización de los recursos lunares. Desarrolla tus ambiciones en la luna.
Lo que hay que enfatizar aquí es que cuando hay una gran cantidad. de personas ingresan a la base lunar y entran en la etapa de construcción de la base de producción lunar, los problemas que deben resolverse son mucho más complejos y difíciles que la construcción de la base de avanzada. Esto se debe a que a medida que aumenta el número de personas, es necesario construir residencias en el lugar, y depender de las residencias de los astronautas en el módulo de aterrizaje está lejos de cumplir con los requisitos. La superficie de la luna es un vacío y la temperatura de la superficie cambia de -170 ° C a 130 ° C. La diferencia de temperatura es enorme. Además, las estructuras de varios edificios de la base también deben resistir la prueba de entornos peligrosos como los rayos cósmicos y el acoso de micrometeoritos. debe tener un alto grado de estanqueidad al aire, aislamiento térmico, resistencia a la radiación, etc. Para ello, los científicos han esbozado las líneas generales de la base de producción lunar, han propuesto la distribución de la producción industrial y agrícola y la investigación científica en la luna. , y se lo proporcionó a los diseñadores como base para el diseño arquitectónico.
A partir de la investigación y el análisis de muestras de rocas lunares y una gran cantidad de datos relevantes, se determina el principio de producción prioritaria de productos en la Luna. , principalmente para aprovechar al máximo los recursos lunares y producir las materias primas necesarias para la expansión de la base lunar, centrándose en la producción de oxígeno y la fundición de metales, la preparación de materiales de construcción, etc. Para lograr este objetivo, la gente ha realizado investigaciones detalladas sobre el proceso de producción y los métodos de preparación de las plantas de procesamiento en la luna.
Los científicos llevan mucho tiempo investigando el regolito lunar. Para estudiar el método de extracción de oxígeno, utilizaron la arena lunar recuperada por la nave espacial Apolo para realizar experimentos. A una temperatura alta de 1000°C, la ilmenita en la arena lunar se puso en contacto con hidrógeno para generar agua, y luego el agua se electrolizó para extraer oxígeno, para extraer 1 tonelada de oxígeno, aproximadamente 70 toneladas de regolito lunar. Considerando las circunstancias especiales de producción en la Luna, se recomienda que al mismo tiempo que se construye la base lunar, se considere un conjunto de pequeños equipos de procesamiento químico, que utilicen energía solar como energía, que puedan producir aproximadamente. Se pueden preparar 100 kilogramos de oxígeno líquido. El proceso específico consiste en utilizar rocas lunares para reaccionar con metano a altas temperaturas para generar monóxido de carbono e hidrógeno. En un segundo reactor con una temperatura más baja, el monóxido de carbono reacciona con más hidrógeno. Luego, el agua se condensa y se electroliza en hidrógeno y oxígeno. El oxígeno se almacena para su uso, mientras que el hidrógeno se envía al sistema para su reciclaje. proporcionar Oxígeno se proporciona a los astronautas en la luna, pero el oxígeno que necesitan
No hay mucho oxígeno. Una base con 12 personas sólo necesita 350 kilogramos de oxígeno al mes. Un conjunto de equipos productores de oxígeno puede producir una cantidad considerable de oxígeno después de un funcionamiento continuo. al mismo tiempo un depósito permanente de oxígeno líquido para abastecer a las naves espaciales para su uso como combustible propulsor a baja temperatura.
Lo que es muy significativo es que la "escoria" obtenida tras el tratamiento químico durante el proceso de producción de oxígeno se ha convertido. Es un subproducto de alta calidad porque contiene silicio libre rico y óxidos metálicos que pueden fundirse siempre que se utilicen métodos industriales adecuados y se puede seguir fundiendo para refinar el metal titanio, que es extremadamente valioso. En la industria, los científicos han propuesto que el proceso de producción de titanio consiste en triturar mecánicamente y separar magnéticamente la "escoria" para extraer el óxido de hierro y titanio, hidrogenarlo a una temperatura alta de 1273 °C para generar óxido de titanio y luego reemplazar el hierro con ácido sulfúrico. , y luego mezclarlo con carbón Mezclar, agregar cloro gaseoso a una temperatura de 700 °C y generar tetracloruro de titanio después de una reacción química. Luego calentarlo a una temperatura alta de 2000 °C, agregar magnesio para eliminar el cloro y finalmente obtener. titanio fundido.
El método de refinación del aluminio es más novedoso. El aluminio en la superficie lunar está compuesto de una estructura compleja llamada plagioclasa. Si se utilizan métodos de refinación convencionales para producir aluminio, será difícil tener éxito. En la superficie lunar, después de repetidos experimentos, los científicos propusieron un nuevo proceso para fundir aluminio. El método específico consiste en triturar la roca lunar, calentarla y fundirla a 1700 °C y luego enfriarla en agua a 100 °C. °C para fabricar bolas de calidad múltiple, que luego se trituran y se les agrega ácido sulfúrico a 100 °C para lixiviar el aluminio. Después de eliminar los siliciuros mediante centrifugación y filtración, se somete a una reacción de pirólisis a una temperatura de 900 °C para obtenerlo. Luego se lava una mezcla de alúmina y sulfato de sodio y se seca, luego se mezcla con carbón y se calienta, se agrega cloro gaseoso para reaccionar con él y se genera cloruro de aluminio. Después de la electrólisis, el producto final es aluminio puro.
La industria de la construcción es inseparable del vidrio, por lo que es particularmente importante producir vidrio en la superficie lunar. Generalmente el vidrio está compuesto de 71 a 73% de óxido de silicio y de 12 a 14% de carbonato de sodio. , y entre un 12 y un 14% de óxido de calcio. El suelo lunar contiene entre un 40 y un 50% de óxido de silicio. El vidrio fabricado en la superficie lunar se basa principalmente en vidrio de sílice. Su método de refinación es relativamente simple, es decir, se agregan varios aditivos traza al lunar. suelo según sea necesario y usando ácido sulfúrico para disolver algunos componentes inútiles, luego entre 1500 y 1700 después de fundirse a ℃ y luego enrollarlo y enfriarlo, se puede fabricar vidrio lunar
Con el desarrollo de los recursos lunares. logró resultados bastante sorprendentes, la etapa de producción de prueba ha llegado a su fin y los productos de la pequeña producción de prueba están lejos de ser suficientes para satisfacer la demanda, es necesario expandir aún más la reproducción y mover gradualmente las actividades de producción lunar hacia la producción en masa. Al mismo tiempo, debido al aumento en el número de personas que ingresan a la luna para participar en el desarrollo, la base lunar se ha sobrepoblado y es necesario completar la reconstrucción y expansión del proyecto de la base. Esto sin duda requiere una gran cantidad. de materiales de construcción, especialmente la mayor cantidad de concreto. Afortunadamente, la arena, la grava y el cemento necesarios para fabricar concreto se pueden obtener localmente. Las estructuras de concreto tienen las características de bajo costo, fácil de formar y resistencia a la radiación. El material de construcción más prometedor para construir una base lunar. La nueva base lunar se puede construir utilizando cabañas prefabricadas de hormigón según el diseño. Por supuesto, se utilizan muchas formas de componentes de hormigón lunar. La forma de un prisma hexagonal. El marco y los paneles de pared primero están hechos de hormigón y luego se ensamblan. La mayor ventaja de esta forma de cabina es que es muy flexible. Dado que es un cuerpo hexagonal, puede irradiarse y expandirse en paralelo. direcciones a través de cada superficie. También se puede expandir en dirección vertical (hacia arriba). Las paredes, el techo y el piso se pueden desmontar en cualquier momento. También se pueden volver a ensamblar y empalmar según sea necesario para expandir la base y ajustar la. Finalmente, la cabina cilíndrica presurizada se colocará en su interior. Cuando estén conectados, formarán una base lunar ensamblada.
Además de desarrollar recursos y desarrollar la producción, la gente construye bases en la luna. Es expandir la luna a un área de inmigración para permitir que más personas se muden allí. Ir a hacer turismo y hacer turismo en la luna, o trasladar a toda la familia a la luna y convertirse en un hombre lunar, la escala de la construcción será mayor. Se necesitarán más materiales de construcción y se requerirá un método de construcción más simple. Algunos científicos han propuesto un método utilizado en la Antártida llamado "excavación".
>Como se mencionó anteriormente, el helio-3 no sólo es abundante en las reservas de la Luna, sino también una energía nuclear limpia, que es muy beneficiosa para purificar el medio ambiente de la Tierra y es bastante atractiva para los humanos si se extrae de la Luna y se transporta. La Tierra, para que la disfruten los seres humanos, sin duda ha beneficiado mucho a la humanidad. Se predice que el helio-3 extraído del mineral de la Luna es suficiente para satisfacer las necesidades energéticas de toda la Tierra durante 400 años. La construcción de una central de fusión nuclear de deuterio-helio-3 de 500 megavatios requiere alrededor de 50 kilogramos de helio-3 cada año. En otras palabras, solo es necesario cavar un pozo con un área de 1,5 kilómetros cuadrados y una profundidad de. 3 metros en la Luna cada año Además, no contiene materiales radiactivos y puede producir más. Con más energía, utilizando helio-3 como materia prima, el coste de los reactores nucleares se reducirá a la mitad con sólo el desarrollo de helio-3. Los recursos lunares son suficientes para que la gente comprenda el profundo significado social y económico de regresar a la Luna.
En resumen, la base lunar se convertirá en el comienzo de la existencia humana que se extenderá a los planetas más allá de la Tierra, la primera inmigración. área para el espacio humano, y también una estación de tránsito para que los humanos marchen hacia otros planetas del sistema solar. La construcción de la base lunar es una nueva revolución tecnológica que seguramente ha tenido un impacto significativo y de gran alcance en la cultura mundial. , economía, sociedad, ciencia y tecnología y otros campos.