A Hold erőforrásai

A Hold mesterségesen színezett képe, a Galileo által készített felvételekből. A színek különböző erőforrásokat jeleznek
Az Apollo–16 által a Holdról összeszedett anortozit kő

A Hold sok olyan környezeti erőforrással rendelkezik, amit a jövőben majd ki lehet használni.[1][2] A lehetséges erőforrások között vannak olyan feldolgozható anyagok, mint illékony anyagok és ásványok, illetve olyan geológiai struktúrák, mint lávaalagutak, akinek segítségével esetleg a Hold kolonizálása is lehetséges lenne. Az égitest erőforrásai a jövőben lecsökkenthetik a további Holdkutatások veszélyét és költségét.[3][4]

A Hold erőforrásairól a legtöbbet az annak légkörében és felszínén végzett küldetésekből lehetett megtudni. Lehetséges, hogy ezeket a erőforrásokat ott helyben is fel lehetne dolgozni, de még nem tudni eleget róluk ahhoz, hogy nagy befektetést érdemeljenek.[5] Az esetleges Holdkolonizáció esetén ezek az erőforrások fogják eldönteni, hogy hol születnek meg az ilyen kolóniák.[5]

Erőforrások

A Hold felszínén megtalálható kémiai vegyületek[6]
Vegyület Képlet Fellelhetése a Holdon
Hold-tengerek Felvidékek
szilícium-dioxid SiO2 45,4% 45,5%
alumínium-oxid Al2O3 14,9% 24,0%
kalcium-oxid CaO 11,8% 15,9%
vas(II)-oxid FeO 14,1% 5,9%
magnézium-oxid MgO 9,2% 7,5%
titán-dioxid TiO2 3,9% 0,6%
nátrium-oxid Na2O 0,6% 0,6%
  99,9% 100,0%

A Hold legelterjedtebb erőforrásai a napenergia, az oxigén és különböző fémek.[7] A Hold felszínén biztosan jelenlévő anyagok: hidrogén (H),[1][8] oxigén (O), szilícium (Si), vas (Fe), magnézium (Mg), kalcium (Ca), alumínium (Al), mangán (Mn) és titán (Ti). A leggyakoribb az oxigén, a vas és a szilícium. A regolitban jelenlévő oxigén nagyjából 45%.[9][10]

Az Apollo–17 által elvégzett LACE-kísérlet kimutatta, hogy a Hold légköre tartalmaz minimális hidrogént (H2), héliumot (He), argont (Ar) és esetleg ammóniát (NH3), szén-dioxidot (CO2) és metánt (CH4). Az égitest légkörének kialakulását több folyamat is megmagyarázhatja: az egyik az, hogy a Hold felszínével reakcióba lépnek nagy energiájú protonok vagy napszelek. A második lehetőség a Holdon található regolit elpárolgása, a meteorok által hátrahagyott anyagok vagy az égitest saját gázkibocsátása. Viszont ezen gázok alacsony koncentrációja miatt a légkör nagyon ritka.[11] Az égitest légkörének teljes súlya mindössze 25 ezer kilogramm, 3×10−15 baros felszíni nyomással.[12]

Napenergia

A napfény a Holdon nagyjából két hétig tart, amit két hét éjszaka követ, míg a Hold mindkét sarka folyamatosan világos.[13][14][15] A déli sarkon kráterek találhatók, amiket szegélyező hegységek folyamatosan napsugárzásnak vannak kitéve, viszont maguk a kráterek sötétek és emiatt belsejükben nagy mennyiségű jeget tartalmaznak.[16] Ez lehetőséget ad arra, hogy a jövőben ezekhez a jégforrásokhoz közel feldolgozóüzemek alakuljanak ki.[14][15]

Napelemeket közvetlenül közvetlenül a Hold felszínén is lehetne gyártani, mindössze egy holdjáró segítségével, ami felmelegítené a regolitot és elhelyezné a félvezetőkhöz szükséges alapanyagokat.[17] Az egyetlen vegyület, amit a Földről kellene szállítani, a kálium-fluorid lenne.[18]

Atomenergia

A jelenleg tervezés alatt álló Kilopower erőmű lesz a hosszabb ideig tartó Hold-, majd később a Mars-küldetések első számú energiaszolgáltatója.[19][20] Ez a rendszer megfelelő azon helyszíneken a Holdon, ahol a napfény nem folytonos.[20][21] A Holdon található ezek mellett urán és tórium is, de a feldolgozás nehézsége miatt valószínűleg olcsóbb lenne a Földről odaszállítani az üzemanyagot.

A radioizotópos termoelektromos generátorok (RTG) a radioaktív izotópok természetes bomlásából származó hőt hasznosítja, nem fúzióból készít energiát. Évtizedekig használták őket az űrben (beleértve a Holdon). Eddig mindig földi alapanyagokkal készítették őket, de a szükséges plutónium és stroncium a Holdon is megtalálható. Ezeket az RTG-ket lehetne napfénytől függetlenül is használni, a Holdon és azon kívül is. Tekintve, hogy felhasználnak veszélyes anyagokat, egy baleset esetén nagy kárt jelenthetnének. Egyre többen szólalnak fel az RTG-k használatának befejezte mellett, más energiaforrásokat javasolva.

Oxigén

A Holdon oxigén regolitban található.[9][10] Az oxigén gyakran megtalálható fémgazdag holdi ásványokban, vas-oxidként. Ezek közé tartozik az ilmenit, az olivin, a piroxén és vulkanikus üveg.[22] A Holdon megtalálható oxigén-izotópok az 16O, az 17O és az 18O.[23] A Holdon található oxigén könnyen lehet, hogy a Földről származik, hiszen a két égitest régebben közelebb volt.[24]

Az oxigén kitermelésére a regolitból több folyamatot is leírtak,[25] mindegyik sok energiát használ, 2-4 megawattot, 1000 tonna oxigén kitermeléséhez.[1]

Víz

Bővebben: Holdi víz
A LCROSS becsapódása a Hold felszínébe
Jéglelőhelyek a Hold déli sarkán

Több megfigyelést követően elég valószínű, hogy a Hold sarkainak (főként déli) felszínén található jég.[26][27] A folyamatosan árnyékolt területek az északi féltekén 13,361 km2, míg a délin 17,698 km2, minek következtében összesen 31,059 km2-nyi árnyékolt terület van az égitesten.[1] Azt nem lehet pontosan tudni, hogy ezek a teljesen árnyékolt területek mennyi jeget tartalmaznak, így még sok kutatást kell végezni, mielőtt a kitermelésén lehet gondolkozni.[5][28] A LCROSS becsapódását a Cabeus-kráterbe megfigyelték, hogy milyen törmeléket hagy maga után és arra jutottak, hogy jég vagy kis darabokban vagy, mint egy burkolat található meg a felszíni regoliton.[5] Ennek következtében valószínű, hogy nem vastag és tiszta jég.[5]

A víz a Holdon több folyamat következtében is megjelenhetett. Az egyik a vizet tartalmazó aszteroidák vagy meteorok becsapódása,[29] míg a másik a napszél hidrogén protonjainak érintkezése az oxigén dús ásványokkal.[1][30] Az Egyesült Államok kormánya számításai szerint a Hold felszínén található feldolgozott víz évente 2,4 milliárd dolláros bevételt hozhatna.[21]

Hidrogén

A Hold egyes pontjain, amelyet ritkán, vagy egyáltalán nem érint napfény, a hidrogén magasabb koncentrációja található. A nap fényével való érintkezés következtében a hidrogén elpárologna. Több elmélet is létezik arról, hogy miért található hidrogén az égitest felszínén. Az egyik, hogy a vizet tartalmazó aszteroidák vagy meteorok becsapódásával került a Holdra, ezek mellett a napszél szerepét se zárták ki.[31] Az még nem ismert, hogy a hidrogén mekkora százaléka marad meg ténylegesen a felszínen.[32] A felszínen található hidrogén hasznos lenne üzemanyag gyártására és felhasználásra különböző iparágakban. Ezek mellett oxigén termelésére is használható lehetne.[33][34][35]

Fémek

Vas

Ásványok[36] Elemek Megjelenése
Plagioklászok
Fehér, átlátszó szürke, hosszúkás kő.
Piroxének
Bordó–fekete kő, alakja lelési helyétől függ.
Olivin
Zöld, gömbölyű kő.
Ilmenit
Fekete, hosszúkás kristályok.

A Holdon vas (Fe) bőségesen található a síksági bazaltokban, de főleg szilikát ásványokban, illetve a ilmenitekben.[1][37] Ezek kitermelése nem könnyű és valószínűleg költséges lenne. Ezek mellett kutatók valószínűleg tartják, hogy a meteortörmelékekben is található vas, de ezek felhasználásnak lehetőségét helyben kellene felmérni.[1] Hematitot (Fe2O3) is találtak a Hold felszínén, ami vas, folyékony víz és oxigén reakciójából keletkezik. Könnyen lehet, hogy a reakcióhoz szükséges oxigén a Föld atmoszférájából származik, hiszen a Hold Föld feli oldalán több hematit található.[38] Könnyebben kitermelhető viszont a regolitban található vas, por formájában.[37]

Titán

A titánt (Ti) lehet ötvözni vassal, alumíniummal, vanádiummal és többek között molibdénnel, hogy űrutazáshoz fontos ötvözeteket lehessen belőlük létrehozni.[1] Leginkább ilmenitekben lelhető a Hold felszínén, amiknek feldolgozásával oxigént is elő lehet állítani, hiszen az ilmenitek a napszeleknek köszönhetően hidrogénprotonokat is tartalmaznak.[37] A Mare Tranquillitatis bazaltjaiban található a Holdon a legtöbb titán,[39] tízszer akkora a tartalmuk, mint a Földön.[40]

Alumínium

Az alumínium (Al) a Hold felszínén az anortit (CaAl2Si2O8) ásványban található meg. Alumínium hasznos, mert akár rakéta-hajtóanyagként is használható, ha oxigénnel van égetve.[37]

Szilícium

Szilícium (Si) bőségesen található a Holdon. Fontos szerepe van a napelemek elkészítésében, ami megkönnyítené az elektromosság előállítását az égitesten. Ezek mellett felhasználható üveg és üveggyapot készítésében is. Félvezető előállítása nagyon nehéz lenne belőle, főleg a Holdon.[1]

Kalcium és magnézium

A kalcium (Ca) a negyedik leggyakoribb elem a holdi hegyvidékeken, anortit (CaAl2Si2O8) ásványokban található.[37][41] Kalcium fémek használhatók elektromos vezetőként is oxigén hiányában.[37] Az anortit ritka a Földön,[42] de bőségesen fellelhető a Holdon.[37]

A magnézium (Mg) valószínűleg a Hold belsőbb rétegeiben bőségesebben található, mint a felszínén, hiszen főleg piroxénekben és olivinekben jelenik meg.[43][44]

Ritkaföldfémek

Ritkaföldfémeket többek között elektromos és hibrid járművek, szélerőművek és egyéb más elektromos eszközök előállítására használják.[45][46] Elnevezésük ellenére a ritkaföldfémek viszonylag bőségesen megtalálhatóak bolygónkon, bár gyakran elszóródva. Kína a világ kitermelésének 95%-áért felelős.[47]

Ugyan jelenleg tudomásunk szerint a Holdon kevesebb ritkaföldfém található, mint a Földön, a NASA viszont értékesnek tartja őket, ipari fontosságuk miatt.[1][48][49]

Hélium–3

Számítások szerint napszélnek köszönhetően több, mint egy millió tonna hélium–3 (3He) található a Hold felszínén,[1][50] sokkal bőségesebben, mint a Földön. Az elem bányászata viszont kifejezetten nehéz lenne, hiszen a hélium–3 koncentrációja alacsony, 1 gram hélium–3 előállításához 150 tonna regolit feldolgozására lenne szükség.[51] Kína tervezi a bányászat megkezdését a jövőben, azzal a céllal, hogy energiatermelésre használja a héliumot Földön.[52] Ennek ellenére jelenleg nem létezik olyan reaktor-dizájn, amivel ez lehetséges lenne, illetve a hélium–3 nem megújuló energiaforrás.[53]

Bányászat a Holdon

Bővebben: Outer Space Treaty, Hold-egyezmény és Artemis-egyezmények

Jegyzetek

  1. ↑ a b c d e f g h i j k Crawford, Ian A. (2015. április 1.). „Lunar resources: A review” (angol nyelven). Progress in Physical Geography: Earth and Environment 39 (2), 137–167. o. DOI:10.1177/0309133314567585. ISSN 0309-1333. 
  2. ↑ Yuhao Lu, Ramana G: Extraction of Metals and Oxygen from Lunar Soil. [2021. november 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  3. ↑ Anand, M., M. (2012. december 1.). „A brief review of chemical and mineralogical resources on the Moon and likely initial in situ resource utilization (ISRU) applications” (angol nyelven). Planetary and Space Science 74 (1), 42–48. o. DOI:10.1016/j.pss.2012.08.012. 
  4. ↑ NASA In-Situ Resource Utilization (ISRU) Capability Roadmap Final Report. [2020. szeptember 5-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  5. ↑ a b c d e S. A. Bailey. (2019. július 15.). „Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization”. Lunar Resource Prospecting, Kiadó: Columbia. 
  6. ↑ Taylor, Stuart R.. Lunar Science: a Post-Apollo View. Oxford: Pergamon Press, 64. o. (1975. december 14.). ISBN 978-0080182742 
  7. ↑ Why the Lunar South Pole? (amerikai angol nyelven). The Space Resource. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  8. ↑ Distribution of hydrogen at the surface of the moon. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  9. ↑ a b Oxygen from Regolith. web.archive.org, 2020. szeptember 5. [2020. szeptember 5-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  10. ↑ a b Artemis Project: How to Get Oxygen from the Moon. web.archive.org, 2020. szeptember 5. [2020. szeptember 5-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  11. ↑ Administrator, NASA: Is There an Atmosphere on the Moon? (angol nyelven). NASA, 2013. június 7. [2019. november 2-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  12. ↑ Moon Fact Sheet. nssdc.gsfc.nasa.gov. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  13. ↑ Speyerer, Emerson J. (2013. január 1.). „Persistently illuminated regions at the lunar poles: Ideal sites for future exploration” (angol nyelven). Icarus 222 (1), 122–136. o. DOI:10.1016/j.icarus.2012.10.010. 
  14. ↑ a b Gläser, P., G.A. (2018. november 1.). „Illumination conditions at the lunar poles: Implications for future exploration” (angol nyelven). Planetary and Space Science 162, 170–178. o. DOI:10.1016/j.pss.2017.07.006. 
  15. ↑ a b Lunar Resources: Unlocking the Space Frontier - National Space Society (amerikai angol nyelven), 2017. augusztus 3. (Hozzáférés: 2022. november 20.)
  16. ↑ Gläser, P., D. (2014. november 1.). „Illumination conditions at the lunar south pole using high resolution Digital Terrain Models from LOLA” (angol nyelven). Icarus 243, 78–90. o. DOI:10.1016/j.icarus.2014.08.013. 
  17. ↑ Ignatiev, Alex; Curreri, Peter; Sadoway, Donald; Carol, Elliot (2019. július 15.). „The Use of Lunar Resources for Energy Generation on the Moon”. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization, Maryland, Kiadó: Columbia. 
  18. ↑ Landis, Geoffrey A. (2005. december 1.). „Materials Refining for Solar Array Production on the Moon” (angol nyelven). 
  19. ↑ NASA concept for generating power in deep space a little KRUSTY (amerikai angol nyelven). SpaceFlight Insider, 2019. június 18. [2020. szeptember 5-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  20. ↑ a b Potter, Sean: Demonstration Proves Nuclear Fission Can Provide Exploration Power. NASA, 2018. május 2. (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  21. ↑ a b published, Leonard David: Moon Mining Could Actually Work, with the Right Approach (angol nyelven). Space.com, 2019. március 15. (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  22. ↑ Allen, Carlton C.; McKay, David S. (1995). „Oxygen Production From Lunar Soil” (104), 1285–1290. o, Kiadó: SAE Transactions. 
  23. ↑ Wiechert, U., D.-C. (2001. október 12.). „Oxygen Isotopes and the Moon-Forming Giant Impact” (angol nyelven). Science 294 (5541), 345–348. o. DOI:10.1126/science.1063037. ISSN 0036-8075. 
  24. ↑ The Moon Is Rusting, and Researchers Want to Know Why (amerikai angol nyelven). NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  25. ↑ Hepp, Aloysius F., Geoffrey A. (1994. november 1.). „Production and Use of Metals and Oxygen for Lunar Propulsion” (angol nyelven). Journal of Propulsion and Power 10 (6), 834–840. o. DOI:10.2514/3.51397. ISSN 0748-4658. 
  26. ↑ https://www.jpl.nasa.gov:+Ice Confirmed at the Moon's Poles (amerikai angol nyelven). NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  27. ↑ Water on the Moon: Direct evidence from Chandrayaan-1's Moon Impact… (angol nyelven). The Planetary Society. (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  28. ↑ published, Leonard David: Mining Moon Ice: Prospecting Plans Starting to Take Shape (angol nyelven). Space.com, 2018. július 13. (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  29. ↑ Elston, D.P. (1968). „Character and Geologic Habitat of Potential Deposits of Water, Carbon and Rare Gases on the Moon (Geological Problems in Lunar and Planetary Research)”. AAS Science and Technology Series, Supplement to Advances in the Astronautical Sciences, 441. o. 
  30. ↑ lunar2. web.archive.org, 2016. szeptember 14. [2016. szeptember 14-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2022. november 22.)
  31. ↑ Steigerwald, Bill: LRO Discovers Hydrogen More Abundant on Moon's Pole-Facing Slopes. NASA, 2015. február 27. (Hozzáférés: 2023. augusztus 11.)
  32. ↑ Hanks, H. L. (2019. július 15.). „Prospective Study for Harvesting Solar Wind Particles via Lunar Regolith Capture”. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization, Columbia, Maryland. 
  33. ↑ Reiss, P.; Kerscher, F.; Grill, L. „Thermogravimetric Analysis of the Reduction of ilmenite and NU-LHT-2M With Hydrogen and Methane”. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization (2019-7-15), Columbia, Maryland. 
  34. ↑ Sargeant, H. M.; Abernethy, F.; Anan M.; Barber, S. J.; Sheridan, S.; Wright, I.; Morse A (2019. július 15.). „Experimental Development And Testing Of The Reduction Of Ilmenite For A Lunar ISRU Demonstration With PRO SPA”. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization, Columbia, Maryland. 
  35. ↑ Quinn, J.W. Electrostatic Beneficiation of Lunar Regolith; A review of the Previous Testing As Starting Point For Future Work. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization. 2019. július 15–17., Columbia, Maryland.
  36. ↑ Exploring the Moon -- A Teacher's Guide with Activities, NASA EG-1997-10-116 - Rock ABCs Fact Sheet. NASA, 1997. november 1. (Hozzáférés: 2014. január 19.)
  37. ↑ a b c d e f g Major Lunar minerals. Projects to Employ Resources of the Moon and Asteroids Near Earth in the Near Term. [2019. augusztus 1-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2023. augusztus 11.)
  38. ↑ The Moon Is Rusting, and Researchers Want to Know Why (amerikai angol nyelven). NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). (Hozzáférés: 2023. augusztus 11.)
  39. ↑ Gruener, J. E. (2019. július 15.). „The Lunar Northwest Nearside: The Price Is Right Before Your Eyes.”. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization, Columbia, Maryland. 
  40. ↑ published, Space com Staff: Moon Packed with Precious Titanium, NASA Probe Finds (angol nyelven). Space.com, 2011. október 11. (Hozzáférés: 2023. augusztus 21.)
  41. ↑ SMART-1 detects calcium on the Moon (angol nyelven). www.esa.int. (Hozzáférés: 2023. augusztus 21.)
  42. ↑ W. A. Deer – Robert A. Howie – Jack Zussman: An introduction to the rock-forming minerals. 16. impr. 1989. ISBN 978-0-582-44210-8 Hozzáférés: 2023. augusztus 21.  
  43. ↑ Rao, D. B., T. E. (1979. január 1.). „Extraction processes for the production of aluminum, titanium, iron, magnesium, and oxygen and nonterrestrial sources” (angol nyelven). NASA. Ames Res. Center Space Resources and Space Settlements. 
  44. ↑ Marvin, Ursula B., Marilyn M. (1989. február 17.). „Cordierite-Spinel Troctolite, a New Magnesium-Rich Lithology from the Lunar Highlands” (angol nyelven). Science 243 (4893), 925–928. o. DOI:10.1126/science.243.4893.925. ISSN 0036-8075. 
  45. ↑ „China may not issue new 2011 rare earths export quota: report”, Reuters, 2010. december 31. (Hozzáférés: 2023. augusztus 24.) (angol nyelvű) 
  46. ↑ Medeiros, Carlos Aguiar De (2017. július 1.). „Transforming natural resources into industrial advantage: the case of China’s rare earths industry”. Brazilian Journal of Political Economy 37 (3), 504–526. o. DOI:10.1590/0101-31572017v37n03a03. ISSN 1809-4538. 
  47. ↑ USGS Report Series 2011–1042: China’s Rare-Earth Industry. pubs.usgs.gov. (Hozzáférés: 2023. augusztus 24.)
  48. ↑ A. A. Mardon, G. Zhou, R. Witiw (2019. július 15.). „Lunar Rare-Earth Minerals For Commercialization”. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization, Columbia, Maryland. 
  49. ↑ https://www.jpl.nasa.gov:+The Lunar Gold Rush: How Moon Mining Could Work (amerikai angol nyelven). NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). (Hozzáférés: 2023. augusztus 24.)
  50. ↑ Wittenberg, L. J., G. L. (1992. július 1.). „A Review of 3 He Resources and Acquisition for Use as Fusion Fuel” (angol nyelven). Fusion Technology 21 (4), 2230–2253. o. DOI:10.13182/FST92-A29718. ISSN 0748-1896. 
  51. ↑ Sviatoslavsky, I.N.: The challenge of mining He-3 on the lunar surface: how all the parts fit together. [2019. január 20-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2023. augusztus 24.)
  52. ↑ China Outlines its Lunar Ambitions. Space.com, 2006. március 16. [2006. március 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2023. augusztus 24.)
  53. ↑ David, Leonard: Is Moon Mining Economically Feasible? (angol nyelven). Space.com, 2015. január 7. (Hozzáférés: 2023. augusztus 24.)

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Lunar resources című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.