Bagaimana biaya perjalanan ruang angkasa - ke dan dari bulan dan mungkin ke Mars - dapat dikurangi? Salah satu pendekatan adalah menambang bulan untuk sumber daya yang diperlukan.
Konsep artis tentang pangkalan bulan dengan pemandangan Bumi di kejauhan. Gambar melalui Pavel Chagochkin / Shutterstock.com.
Oleh Paul K. Byrne, Universitas Negeri North Carolina
Jika Anda diangkut ke bulan secepat ini, Anda pasti dan cepat akan mati.Itu karena tidak ada atmosfer, suhu permukaan bervariasi dari 130 derajat Celcius (266 F) memanggang hingga tulang-dingin minus 170 C (minus 274 F). Jika kurangnya udara atau panas mengerikan atau dingin tidak membunuh Anda maka pemboman mikrometeorit atau radiasi matahari akan. Bagaimanapun, bulan bukanlah tempat yang ramah untuk dikunjungi.
Namun jika manusia ingin menjelajahi bulan dan, berpotensi, tinggal di sana suatu hari, kita perlu belajar bagaimana menghadapi kondisi lingkungan yang menantang ini. Kita akan membutuhkan habitat, udara, makanan dan energi, serta bahan bakar untuk menyalakan roket kembali ke Bumi dan mungkin tujuan lainnya. Itu berarti kita akan membutuhkan sumber daya untuk memenuhi persyaratan ini. Kita bisa membawanya bersama kita dari Bumi - proposisi yang mahal - atau kita perlu memanfaatkan sumber daya di bulan itu sendiri. Dan di situlah ide "pemanfaatan sumber daya in-situ," atau ISRU, masuk.
Upaya yang mendasari untuk menggunakan bahan bulan adalah keinginan untuk membangun pemukiman manusia sementara atau bahkan permanen di bulan - dan ada banyak manfaat untuk melakukannya. Misalnya, pangkalan atau koloni bulan dapat memberikan pelatihan dan persiapan yang sangat berharga untuk misi ke tujuan yang lebih jauh, termasuk Mars. Mengembangkan dan memanfaatkan sumber daya bulan kemungkinan akan mengarah pada sejumlah besar teknologi inovatif dan eksotis yang dapat berguna di Bumi, seperti halnya dengan Stasiun Luar Angkasa Internasional.
Sebagai ahli geologi planet, saya terpesona dengan bagaimana dunia lain muncul, dan pelajaran apa yang dapat kita pelajari tentang pembentukan dan evolusi planet kita sendiri. Dan karena suatu hari saya berharap untuk benar-benar mengunjungi bulan secara langsung, saya sangat tertarik pada bagaimana kita dapat menggunakan sumber daya di sana untuk membuat eksplorasi manusia terhadap tata surya se-ekonomis mungkin.
Konsep artis tentang kemungkinan habitat bulan, menampilkan elemen-elemen dalam bentuk 3D dengan tanah bulan. Gambar melalui European Space Agency / Foster + Partners.
Pemanfaatan sumber daya in-situ
ISRU terdengar seperti fiksi ilmiah, dan untuk saat ini sebagian besar adalah fiksi ilmiah. Konsep ini melibatkan pengidentifikasian, penggalian dan pengolahan bahan dari permukaan bulan dan interior dan mengubahnya menjadi sesuatu yang berguna: oksigen untuk bernafas, listrik, bahan bangunan dan bahkan bahan bakar roket.
Banyak negara telah menyatakan keinginan baru untuk kembali ke bulan. NASA memiliki banyak rencana untuk melakukannya, Cina mendaratkan bajak di bulan farside pada bulan Januari dan memiliki bajak aktif di sana sekarang, dan banyak negara lain memiliki pandangan mereka ditetapkan pada misi bulan. Perlunya menggunakan bahan yang sudah ada di Bulan menjadi lebih mendesak.
Konsep artis tentang seperti apa pemanfaatan sumber daya in-situ di bulan. Gambar melalui NASA.
Antisipasi kehidupan bulan adalah mengemudi teknik dan pekerjaan eksperimental untuk menentukan cara efisien menggunakan bahan bulan untuk mendukung eksplorasi manusia. Sebagai contoh, Badan Antariksa Eropa (ESA) berencana untuk mendaratkan pesawat ruang angkasa di Kutub Selatan bulan pada tahun 2022 untuk mengebor di bawah permukaan untuk mencari es air dan bahan kimia lainnya. Kerajinan ini akan menampilkan instrumen penelitian yang dirancang untuk mendapatkan air dari tanah bulan atau regolith.
Bahkan ada diskusi tentang akhirnya penambangan dan pengiriman kembali ke Bumi helium-3 yang terkunci di regolith bulan. Helium-3 (isotop helium non-radioaktif) dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk reaktor fusi untuk menghasilkan sejumlah besar energi dengan biaya lingkungan yang sangat rendah - meskipun fusi sebagai sumber daya belum ditunjukkan, dan volume helium yang dapat diekstraksi -3 tidak diketahui. Meskipun demikian, meskipun biaya dan manfaat sebenarnya dari ISRU bulan tetap terlihat, ada sedikit alasan untuk berpikir bahwa minat besar saat ini dalam menambang Bulan tidak akan berlanjut.
Patut dicatat bahwa bulan mungkin bukan tujuan yang cocok untuk menambang logam berharga lainnya seperti emas, platinum, atau unsur tanah jarang. Ini karena proses diferensiasi, di mana material yang relatif berat tenggelam dan material yang lebih ringan naik ketika benda planet sebagian atau hampir sepenuhnya meleleh.
Ini pada dasarnya apa yang terjadi jika Anda mengocok tabung reaksi yang diisi dengan pasir dan air. Pada awalnya, semuanya tercampur menjadi satu, tetapi kemudian pasir akhirnya terpisah dari cairan dan tenggelam ke dasar tabung. Dan seperti halnya Bumi, sebagian besar inventaris logam berat dan berharga bulan kemungkinan berada jauh di dalam mantel atau bahkan inti, di mana mereka pada dasarnya tidak mungkin diakses. Memang, itu karena badan-badan kecil seperti asteroid umumnya tidak mengalami diferensiasi sehingga mereka target yang menjanjikan untuk eksplorasi dan ekstraksi mineral.
Astronot Apollo 17 Harrison H. Schmitt berdiri di samping sebuah batu besar di permukaan bulan. Gambar melalui NASA.
Formasi bulan
Memang, bulan memegang tempat khusus dalam sains planet karena ia adalah satu-satunya benda lain di tata surya tempat manusia menginjakkan kaki. Program NASA Apollo pada 1960-an dan 70-an menyaksikan total 12 astronot berjalan, melambung, dan menjelajah di permukaan. Sampel batuan yang mereka bawa kembali dan eksperimen yang mereka tinggalkan di sana memungkinkan pemahaman yang lebih besar tidak hanya tentang bulan kita, tetapi juga tentang bagaimana planet terbentuk secara umum, daripada yang mungkin terjadi.
Dari misi tersebut, dan lainnya selama beberapa dekade berikutnya, para ilmuwan telah belajar banyak tentang bulan. Alih-alih tumbuh dari awan debu dan es seperti yang dilakukan planet-planet di tata surya, kami menemukan bahwa tetangga terdekat kami mungkin adalah hasil dari dampak raksasa antara proto-Bumi dan benda seukuran Mars. Tabrakan itu mengeluarkan sejumlah besar puing, yang beberapa di antaranya kemudian bergabung ke bulan. Dari analisis sampel bulan, pemodelan komputer canggih, dan perbandingan dengan planet-planet lain di tata surya, kami telah belajar di antara banyak hal lain bahwa dampak kolosal bisa menjadi aturan, tidak terkecuali, pada masa awal ini dan sistem planet lainnya.
Melakukan penelitian ilmiah di bulan akan menghasilkan peningkatan dramatis dalam pemahaman kita tentang bagaimana satelit alami kita terbentuk, dan proses apa yang beroperasi di dan di dalam permukaan agar terlihat seperti itu.
Konsep artis tentang tabrakan antara proto-Bumi dan benda seukuran Mars. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech / T. Pyle.
Dekade mendatang memegang janji era baru eksplorasi bulan, dengan manusia yang tinggal di sana untuk waktu yang lama dimungkinkan oleh ekstraksi dan penggunaan sumber daya alam bulan. Maka, dengan upaya yang mantap dan tekun, bulan tidak hanya menjadi rumah bagi penjelajah masa depan, tetapi juga batu loncatan yang sempurna untuk melakukan lompatan raksasa berikutnya.
Paul K. Byrne, Asisten Profesor Geologi Planet, North Carolina State University
Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.
Intinya: Seorang ahli geologi planet membahas menambang bulan.
