Os lugares mais frios da Terra e próximos não chegam perto da temperatura da noite de luar - e é muito difícil criar uma base que seja capaz de proteger os colonos dessa temperatura. Por muitas décadas, a ideia de colonizar a Lua preocupou cientistas e pessoas com visão de longo prazo. Vários conceitos de colônias lunares apareceram em telas e monitores de TV.
Talvez uma colônia lunar seja o próximo passo lógico para a humanidade. Este é nosso vizinho mais próximo nas estrelas, que fica a cerca de 383.000 quilômetros de nós, o que simplifica o suporte de recursos. Além disso, existe um excesso de hélio-3 na Lua, combustível ideal para reatores termonucleares, muito escasso na Terra.
A rota para a colônia lunar permanente foi teoricamente traçada por vários programas espaciais. A China expressou interesse em localizar uma base no outro lado da lua. Em outubro de 2015, soube-se que a Agência Espacial Europeia e a Roscosmos estão planejando uma série de missões à Lua a fim de avaliar as possibilidades de colocação de assentamentos permanentes.
No entanto, nosso satélite tem vários problemas. A Lua faz uma revolução em 28 dias terrestres, e a noite lunar dura 354 horas - mais de 14 dias terrestres. Um longo ciclo noturno significa uma queda significativa nas temperaturas. As temperaturas no equador variam de 116 graus Celsius durante o dia a -173 graus à noite.
As noites de luar serão mais curtas se a base estiver localizada no pólo norte ou sul. “Há muitos motivos para construir essa base nos pólos, mas há outros fatores a serem considerados além das horas de sol”, diz Edmond Trollope, engenheiro de operações espaciais da Telespazio VEGA Deutschland. Como na Terra, pode ser muito frio nos pólos.
Nos pólos lunares, o Sol se moverá ao longo do horizonte, não através do céu, então você terá que construir painéis laterais (em forma de paredes), o que complicará a construção. Uma grande base plana no equador coletaria muito calor, mas para chegar ao calor no pólo, você tem que construir para cima, o que não é fácil. “Com uma localização adequada, as diferenças de temperatura podem ser facilmente controladas”, diz Volcker Meiwald, cientista do DLR German Aerospace Center.
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A grande variabilidade de temperaturas no ciclo diurno e noturno significa que as bases lunares terão que ser fornecidas não apenas com isolamento suficiente do frio congelante e do calor escaldante, mas também para lidar com tensões térmicas e expansão térmica.
Proteção térmica
As primeiras missões robóticas à lua, como as missões lunares soviéticas, foram projetadas para viver um dia lunar (duas semanas terrestres). O módulo de pouso das missões do NASA Surveyor pode retomar o trabalho no próximo dia lunar. Mas os danos causados aos componentes durante a noite muitas vezes impediam a obtenção de dados científicos.
Os rovers lunares do programa espacial soviético de mesmo nome, realizado no final dos anos 60 e 70, incluíam elementos de aquecimento radioativo com um engenhoso sistema de ventilação, que permitia aos veículos viver até 11 meses. Os rovers lunares hibernam à noite e são lançados com o sol quando a energia solar fica disponível.
Uma opção para evitar altas flutuações térmicas é enterrar o edifício em regolito lunar. Este material pulverulento, que cobre a superfície da Lua, possui baixa condutividade térmica e alta resistência à radiação solar. Isso significa que ele possui fortes propriedades isolantes, e quanto mais profunda a colônia, maior a proteção térmica. Além disso, como a base vai aquecer e o calor da lua é mal transferido devido à falta de atmosfera, isso reduzirá ainda mais o estresse térmico.
No entanto, enquanto a ideia de "enterrar" a colônia foi, em princípio, aceita com sucesso, na prática será uma tarefa incrivelmente difícil. “Ainda não vi um projeto que pudesse lidar com isso”, diz Volcker. "Eles deveriam ser veículos de construção robóticos que podem ser controlados remotamente."
Incorporar ou cobrir?
Outro método pelo qual foi possível alcançar o resultado desejado está no próprio solo. Penetradores capazes de penetrar na superfície durante o impacto já foram propostos (mas em menor escala) para várias missões lunares, como o Lunar-A do Japão e o MoonLite da Grã-Bretanha (o projeto está atualmente atrasado, embora a ideia de pouso de penetração fosse tão convincente que a ESA decidiu usar para um mecanismo para a entrega rápida de amostras para análise da superfície e subsuperfície de um planeta ou lua). A vantagem desse conceito é que a base é enterrada no impacto, o que significa que será exposta a condições térmicas relativamente moderadas antes de ser protegida.
No entanto, permanecerá um problema com o fornecimento de energia, pois um projeto de penetração típico oferece opções de energia solar muito limitadas. Existem também os problemas de altas cargas de aceleração de colisão e alta precisão necessária para orientação. “A força de colisão necessária para escavar a estrutura será muito difícil de corresponder às funções exigidas da base tripulada”, diz Trollope.
Uma alternativa para isso seria despejar rególito lunar no topo da colônia, possivelmente usando máquinas como escavadeiras hidráulicas. Mas para fazer isso com eficácia, você precisa trabalhar rapidamente.
Se o regolito lunar não puder ser despejado na colônia, um "chapéu" de isolamento de multicamadas (MLI) pode ser implantado sobre ele, o que impedirá a dissipação de calor. Os materiais de isolamento térmico da MLI são amplamente usados em naves espaciais, protegendo-as do frio do espaço.
A vantagem deste método é que ele permite que os painéis solares sejam usados para coletar e armazenar energia durante um dia lunar de duas semanas. Mas se não for coletada energia suficiente, métodos alternativos de geração de energia terão que ser considerados.
Os geradores termoelétricos poderiam fornecer energia à colônia durante o ciclo noturno: embora sejam de baixa eficiência, não apresentam problemas de manutenção, uma vez que não possuem partes móveis. Os Geradores Termelétricos Radioisotópicos (RTGs) oferecem grande eficiência e possuem uma fonte de combustível muito compacta. Mas a base terá de ser protegida da radiação, permitindo a transferência de calor. A logística de instalação de um gerador de isótopo radioativo removível está repleta de problemas: os riscos estarão em todo o caminho, desde a decolagem da Terra até o pouso na Lua, junto com questões políticas e de segurança.
Reatores de fissão podem ser usados, mas haverá ainda mais problemas com eles, incluindo os listados acima.
E se forem desenvolvidos reatores termonucleares, também poderão ser usados na Lua, dado o excesso de hélio-3. Baterias - como baterias de íon-lítio - também podem ser úteis, desde que seja gerada energia solar suficiente em um ciclo noturno de duas semanas.
Há uma ideia de fornecer energia para a estação na superfície durante o ciclo noturno usando um satélite em órbita que irá transmitir energia por microondas ou laser. Essa ideia foi investigada há 10 anos. O estudo descobriu que, para uma grande base lunar, exigindo centenas de quilowatts de energia fornecida em órbita por um laser de 50 quilowatts, uma retena (um tipo de antena que converte energia eletromagnética em corrente elétrica direta) terá 400 metros de diâmetro, e em um satélite - 5 metros quadrados quilômetros de painéis solares. A Estação Espacial Internacional tem cerca de 3,3 m². km de painéis solares.
Apesar das dificuldades significativas na construção de uma colônia que terá que suportar o severo ciclo lunar noturno, eles não são intransponíveis. Com a proteção térmica certa e o sistema de geração de energia adequado durante uma longa noite de duas semanas, poderíamos ter uma colônia lunar nos próximos vinte anos. E então podemos voltar nosso olhar mais longe.
