La Lune a-t-elle assez d'eau pour que le plan de règlement de Robert Zubrin sur Mars fonctionne?

Dans "The Case for Mars" de Robert Zubrin, il décrit un plan pour coloniser Mars en trouvant (entre autres) de l'eau et en utilisant l'électrolyse pour briser l'eau en hydrogène et en oxygène. Cela fournit du carburant pour les véhicules et de l'air pour que l'équipage puisse respirer. Un plan similaire peut-il fonctionner pour régler la lune? Y a-t-il suffisamment de ressources sur la lune pour qu'un règlement soit auto-suffisant? Y a-t-il suffisamment d'eau sur la lune pour que cela soit viable?

L'autosuffisance est un terme incroyablement large. Nous pourrions affirmer que oui, il y a de l'eau sur la Lune, et que oui, il existe des moyens viables de produire l'électricité nécessaire de manière autonome, mais la vraie question est, y a-t-il des zones sur la Lune qui seraient viables pour les deux à le même temps.

Vous voyez, l'endroit le plus probable où des eaux de surface ou près du sous-sol pourraient exister sur la Lune et convenir à l'extraction de masse sont ses régions polaires et sombres en permanence. En effet, l'engin spatial Chandrayaan-1 de l'ISRO (Indian Space Research Organization) a détecté des preuves d'eau emprisonnée dans des minéraux de régolithe lunaire de surface dans la région polaire sud lunaire, de l'eau qui provient probablement d'impacts d'astéroïdes et de comètes, en l'enfouissant profondément dans le noyau lunaire et libérée en tant que eau magmatique plus proche de la surface. Toute eau de forme libre dans d'autres régions de la Lune qui est exposée au soleil et au rayonnement solaire se sublimerait directement sous sa forme gazeuse et avec l'ionisation perdrait des atomes d'hydrogène, alors que des atomes d'hydrogène et d'oxygène pourraient encore être présents dans une certaine mesure intégrés dans la surface couche minérale, l'extraction y serait probablement trop élaborée.

Mais, où que vous trouviez votre source d'eau, vous auriez encore besoin de beaucoup d'électricité pour alimenter votre usine d'extraction, utilisez plus tard l'électrolyse pour séparer l'eau moléculaire en ses atomes constitutifs et la comprimer dans des conditions cryogéniques en leurs liquides diatomiques qui sont convient comme composants propulseurs, l'oxygène liquide diatomique (ou LOX) comme oxydant, et double autant en quantité moléculaire d'hydrogène liquide diatomique (ou LH2) que votre carburant de fusée. Le problème avec l'électricité est que, à moins que vous n'apportiez la vôtre et que vous en ayez beaucoup pour alimenter vos centrales, vous voudrez probablement utiliser l'énergie solaire ou exploiter l'hélium-3 (ou ³ He) intégré dans le régolithe lunaire . et alimentez votre réacteur de fusion Helium-3 de troisième génération. Voir par exemple cette réponse à moi surExploration spatiale sur la façon dont cela pourrait être fait.

Donc, l'énigme principale pour exploiter les ressources lunaires, pour le moment, reste de trouver des ressources en eau suffisantes et exploitables viables, où il existe également des moyens autonomes de produire l'électricité nécessaire. Une option à laquelle je peux penser est de rester sur les plus exposés à l'équateur lunaire du Soleil et d'extraire les isotopes d'hydrogène du deutérium et du tritium, ainsi que l'hélium-3 du régolithe lunaire, tous incorporés à partir des éjections de masse coronales (CME). L'oxygène requis pourrait être produit en écrasant les minéraux oxydés et en les laissant transpirer avec la présence d'isotopes d'hydrogène dans l'eau ionisée, et l'hélium-3 pourrait être utilisé comme mentionné précédemment pour soutenir une réaction de fusion produisant l'électricité requise pour briser plus tard les molécules d'eau en ses atomes constitutifs d'hydrogène et d'oxygène par électrolyse.

Combien de ces isotopes de l'hydrogène et de l'hélium sont réellement intégrés dans le régolithe lunaire, et combien de temps ces dépôts y persistent, pouvant y rester pendant au moins un certain temps en raison de la charge statique du régolithe car il est bombardé par le rayonnement solaire, c'est cependant une toute autre question à laquelle nous ne pouvons pas encore répondre. L'étude de l'environnement lunaire exosphérique et poussiéreux est le seul objectif du LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), que nous venons à peine de lancer. Nous saurons dans un an environ, s'il sera en mesure de fournir des preuves scientifiques concluantes pour ces théories que je viens de mentionner.

De plus, Mars a une atmosphère beaucoup plus substantielle composée d'environ 95% de CO2 (ce qui est l'un des principaux points soulevés par Zubrin), tandis que l'atmosphère de la lune pâlit en comparaison. Pourquoi est-ce important? Combiné avec l'approvisionnement en hydrogène qui serait amené, vous pourriez combiner le CO2 avec H2 pour produire du méthane (CH4) qui peut être utilisé comme carburant de fusée; de l'eau peut également être produite. Voir la réaction de Sabatier .

À la page 60 de «The case for mars», on parle également des avantages et des inconvénients des systèmes propulseurs CH4 / O2 et CO / O2, le premier est vraiment la meilleure alternative si l'hydrogène était disponible. De plus, lorsqu'on parle de colonies, l'exploration est une fonction cruciale. Le carburant pour les véhicules peut également être fourni en utilisant le CO2 atmosphérique martien.