문 마이닝이란 무엇입니까?

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우리가 달에 승무원 임무를 보내기 시작한 이래로 사람들은 언젠가 우리가 식민지화 할 날을 꿈꾸고 있습니다. 달 표면의 정착지가 모든 사람들이 지구에서와 같이 약 15 % 만 무겁게 느끼는 것을 상상해보십시오. 그리고 여가 시간에 식민지 사람들은 달 로버에서 표면을 가로 질러 모든 종류의 멋진 연구를 수행하게됩니다. 인정, 재미있을 것 같아!

더 최근에는 달에 대한 탐사와 채굴의 아이디어가 제안되었습니다. 이것은 부분적으로 새로운 우주 탐사와 민간 항공 회사 및 NewSpace 산업의 부상 때문입니다. 앞으로 수십 년 동안 달에 대한 임무를 수행하면서 광산 및 기타 산업을 어떻게 설정할 수 있는지 생각하는 것이 합리적입니까?

제안 된 방법 :

달에서 채굴 작업을 설정하기위한 몇 가지 제안이있었습니다. 처음에는 NASA와 같은 우주 기관에 의해, 그러나 더 최근에는 개인의 이익에 의해. 최초의 제안 중 다수는 우주 경주에 대한 반응으로 1950 년대에 시작되었으며, 이는 달 탐사의 논리적 결과로 달 식민지를 보았습니다.

예를 들어, 1954 년 Arthur C. Clarke는 팽창 식 모듈이 단열을 위해 달 먼지로 덮여 있고 팽창 식 라디오 마스트에 의해 통신이 제공되는 달 기반을 제안했습니다. 그리고 1959 년에 Colorado School of Mines의 광업 연구소 책임자 인 John S. Rinehart는 표면을 가로 질러“부유”할 수있는 관형베이스를 제안했습니다.

그 이후 NASA, 미 육군 및 공군 및 기타 우주 기관은 음력 타협 계획을 발표했습니다. 모든 경우에,이 계획에는베이스를 최대한 자급 자족 할 수 있도록 자원 활용에 대한 허용이 포함되었습니다. 그러나이 계획은 아폴로 프로그램보다 앞서 있었고, 그 결론에 따라 크게 포기되었다. 지난 수십 년 동안 상세한 제안이 다시 한 번 이루어졌다.

예를 들어, 부시 행정부 (2001-2009) 동안 NASA는“달의 전초 기지”를 만들 가능성이있었습니다. 우주 탐사에 대한 비전 (2004)에 따라이 계획은 2019 년에서 2024 년 사이에 달에 기지를 건설 할 것을 요구했다.이 계획의 주요 측면 중 하나는 ISRU 기술을 사용하여 주변의 regolith로부터 산소를 생산하는 것이었다.

이 계획은 오바마 정부에 의해 취소되었고 화성 직접 임무 (NASA의“화성으로의 여행”) 계획으로 대체되었습니다. 그러나 2014 년 워크숍에서 NASA의 대표자들은 하버드 (Harvard) 유전 학자 조지 교회 (George Church), X Prize Foundation의 Peter Diamandis 및 기타 전문가들을 만나 달로 돌아 오는 저비용 옵션에 대해 논의했습니다.

의 특별 문제에 발표 된 워크샵 논문 새로운 공간, 2022 년까지 100 억 달러로 달에 정착촌을 건설 할 수있는 방법을 설명하십시오. 그들의 논문에 따르면, 우주 발사 사업의 발전, NewSpace 산업의 출현, 3D 인쇄, 자율 로봇 및 기타 최근 개발 된 기술 덕분에 저비용 기반이 가능할 것이라고 논문에 따르면.

2015 년 12 월, 유럽 우주 연구 및 기술 센터에서“2020-2030 년 – 새로운 조정 된 인간 및 로봇 탐사 시대”라는 국제 심포지엄이 열렸습니다. 당시 새로운 ESA 사무국 장 (Jan Woerner)은 로봇 작업자, 3D 프린팅 기술 및 현장 자원 활용을 사용하여 국제 음력 기반을 만들고자하는 기관의 요구를 분명히 밝혔습니다.

NASA는 2010 년에 대학생들이 시뮬레이션 된 화성 환경을 탐색하기 위해 로봇을 설계 및 제작하는 연례 인센티브 기반 대회 인 로봇 마이닝 대회 (Robotic Mining Competition)를 설립했습니다. 경쟁에서 가장 중요한 측면 중 하나는 ISRU를 사용하여 로컬 리소스를 사용 가능한 재료로 변환 할 수있는 로봇을 만드는 것입니다. 제작 된 응용 프로그램은 미래의 음력 임무에서도 사용할 수 있습니다.

다른 우주 기관들도 앞으로 수십 년 동안 달 기지를 계획하고 있습니다. 러시아 우주국 (Roscosmos)은 2020 년대까지 달 기지를 건설 할 계획을 발표했으며 중국 우주국 (CNSA)은 Chang'e 프로그램의 성공 덕분에 이와 비슷한 기지를 건설 할 것을 제안했다.

또한 NewSpace 산업은 최근 흥미로운 제안을하고 있습니다. 2010 년에 실리콘 밸리 기업가 그룹이 모여 달의 광업의 장기 목표는 물론 상업 음력 로봇 운송 및 데이터 서비스를 제공 할 개인 회사 인 Moon Express를 만들기 위해 모였습니다. 2015 년 12 월, 그들은 로봇 랜더 인 MX-1을 구축하고 테스트하기 위해 Lunar X Prize와 경쟁하는 최초의 회사가되었습니다.

2010 년에는 소행성 채광 기술을 개발하고 전개 할 목적으로 Arkyd Astronautics (2012 년 행성 자원으로 명칭 변경)가 시작되었습니다. 2013 년 Deep Space Industries는 같은 목적을 염두에두고 설립되었습니다. 이 회사들은 주로 소행성에 초점을 맞추고 있지만, 지구를 넘어 인류의 자원 기반을 확대하고있는 음력 채굴과 거의 동일합니다.

자원:

과학자들은 아폴로 임무에서 가져온 음력에 관한 연구를 바탕으로 음력 표면에 미네랄이 풍부하다는 사실을 알게되었습니다. 그들의 전반적인 구성은 암석이 달의 마리아 (달의 분출로 형성된 크고 어둡고 현무암 인 평원)에서 나온 것인지 아니면 달의 고원에서 왔는지에 달려 있습니다.

음력 마리아로부터 얻은 암석은 14.9 % 알루미나 (Al²O³), 11.8 % 산화 칼슘 (석회), 14.1 % 산화철, 9.2 % 마그네시아 (MgO), 3.9 % 이산화 티탄 (TiO²) 및 0.6 % 나트륨을 함유 한 미량의 금속을 나타냈다. 산화물 (Na²O). 달의 고지대에서 얻은 것들은 24.0 % 알루미나, 15.9 % 석회, 5.9 % 산화철, 7.5 % 마그네시아, 0.6 % 이산화 티타늄과 산화 나트륨으로 구성이 비슷합니다.

이 같은 연구에 따르면 음력 암은 주로 산화 된 광물 형태로 많은 양의 산소를 함유하고 있습니다. 우주 비행사에게 통기성 공기를 제공하기 위해이 산소가 어떻게 추출 될 수 있는지, 물과 로켓 연료를 만드는 데 사용될 수있는 실험이 수행되었습니다.

달에는 또한 희토류 금속 (REM)의 농도가 있으며, 이는 두 가지 이유로 매력적입니다. 한편으로, REM은 전자 장치에 널리 사용되므로 세계 경제에 점점 더 중요 해지고 있습니다. 반면, 현재 REM 매장량의 90 %는 중국에 의해 통제됩니다. 따라서 외부 출처에 대한 꾸준한 접근은 국가 안보 문제로 간주됩니다.

마찬가지로 달은 달의 반석과 남극의 남극 지역에 영구적으로 그늘진 지역에 상당한 양의 물이 함유되어 있으며,이 물은 우주 비행사를위한 음용수는 말할 것도없고 로켓 연료의 원천이기도합니다.

또한 달의 암석은 달의 내부에 상당한 양의 물이 들어있을 수 있음을 밝혀 냈습니다. 그리고 달 토양 샘플에서 흡착 된 물은 백만 분의 일 10 ~ 1000 부의 미량 농도로 존재할 수 있다고 계산됩니다. 처음에는 달 암석 내의 물의 농도가 오염의 결과였다.

그러나 그 이후로, 여러 임무는 달 표면에서 물 샘플을 발견했을뿐만 아니라 그것이 어디에서 왔는지에 대한 증거를 밝혀 냈습니다. 첫 번째는 인도의 찬드라 야안 -1 2008 년 11 월 18 일에 임팩터를 달 표면으로 보냈다. 25 분의 하강 동안 임팩트 프로브의 찬드라의 Altitudinal Composition Explorer (CHACE)는 달의 얇은 대기에서 물의 증거를 발견했다.

2010 년 3 월, 미니 RF 장비 탑재 찬드라 야안 -1 달의 북극 근처에서 영구적으로 어두워 진 40 개 이상의 분화구가 6 억 미터 톤 (661.387 백만 미국 톤)의 물-얼음을 포함한다고 가정 된 것으로 밝혀졌다.

2009 년 11 월, NASA LCROSS 우주 탐사선은 남극 지역 주변에서 비슷한 물을 발견했으며, 결정 질수를 함유 한 것으로 밝혀진 표면에 닿은 물질로 충격을가했습니다. 2012 년 Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)가 실시한 설문 조사에 따르면 얼음은 Shakleton 분화구 바닥 (남극 지역에 위치)에서 재료의 최대 22 %를 차지합니다.

이 모든 물은 메커니즘의 조합에 의해 전달되었다는 이론이 있습니다. 우선, 지질 학적 시간 규모에 따른 물을 함유 한 혜성, 소행성 및 유성에 의한 규칙적인 충격은 그것의 많은 부분을 퇴적했을 수있다. 또한 산소 함유 광물과 결합 된 태양풍의 수소 이온에 의해 국부적으로 생산되고 있다고 주장되었다.

그러나 아마도 달 표면에서 가장 귀중한 상품은 헬륨 -3 일 수 있습니다. 헬륨 -3은 태양에 의해 대량으로 방출되는 원자이며, 내부에서 일어나는 융합 반응의 부산물입니다. 오늘날 헬륨 -3에 대한 수요는 거의 없지만 물리학 자들은 핵융합 원자로에 이상적인 연료가 될 것이라고 생각합니다.

태양의 태양풍은 헬륨 -3을 태양으로부터 멀어지고 우주로, 결국 태양계 밖으로 완전히 전달합니다. 그러나 헬륨 -3 입자는 달처럼 방해가되는 물체에 부딪 칠 수 있습니다. 과학자들은 지구상에서 헬륨 -3 소스를 찾을 수 없었지만 달에 대량으로 존재하는 것 같습니다.

혜택:

상업적, 과학적 관점에서 볼 때 달 채굴이 인류에게 유익한 몇 가지 이유가 있습니다. 우선, 현장 자원 활용 (ISRU)이 지구에서 자재를 운송하는 것보다 훨씬 비용 효율적이므로 달에 합의를 세우려는 계획에는 절대적으로 필수적입니다.

또한, 21 세기에 제안 된 우주 탐사 노력에는 많은 양의 재료가 필요할 것으로 예상됩니다. 달에서 채굴 된 것은 달의 훨씬 낮은 중력과 탈출 속도로 인해 지구에서 채굴되는 비용의 일부로 우주로 발사됩니다.

또한 달에는 인류가 의존하는 풍부한 원자재가 있습니다. 지구와 매우 유사하게 규산염 바위와 금속으로 구성되어 있으며 지구 화학적으로 구별되는 층으로 구분됩니다. 이들은 철이 풍부한 내부 코어와 철이 풍부한 유체 외부 코어, 부분적으로 녹은 경계층 및 단단한 맨틀과 크러스트로 구성됩니다.

또한 자원 운영을 포함하는 음력 기지가 태양계로 더 멀리 떨어진 임무를 수행하는 데 도움이 될 것으로 오랫동안 인식되어 왔습니다. 앞으로 수십 년 동안 화성으로 향하는 임무, 외부 태양계 또는 심지어 금성 및 수성에서 달의 전초 기지에서 재 보급하는 능력은 개별 임무 비용을 크게 줄입니다.

도전 과제 :

당연히 달에 대한 채굴 관심사를 설정한다는 전망에는 심각한 도전이 있습니다. 예를 들어, 달의 모든 기지는 매우 낮은 온도에서 높은 온도 (100 K (-173.15 ° C; -279.67 ° F)에서 390 K (116.85 ° C; 242.33 ° F)까지의 표면 온도로부터 보호해야합니다. – 적도에서 극지방의 평균 150K (-123.15 ° C; -189.67 ° F).

방사선 노출도 문제입니다. 매우 얇은 대기와 자기장이 없기 때문에 달 표면은 행성 간 공간에서 물체의 절반만큼의 복사를 경험합니다. 이것은 우주 비행사 및 / 또는 달 작업자가 우주 광선, 태양풍의 양성자 및 태양 발적에 의한 방사선에 노출 될 위험이 높다는 것을 의미합니다.

그런 다음 달 먼지가 있습니다.이 먼지는 표면에 수십억 년 동안 발생한 미세한 운석에 의해 형성된 매우 거친 유리질 물질입니다. 풍화와 침식이 없기 때문에 달 먼지는 둥글고 기계에 혼란을 줄 수 있으며 건강에 해를 끼칩니다. 무엇보다도 최악의 상황은 접촉하는 모든 것에 충실하며 아폴로 승무원에게는 큰 골칫거리였습니다!

발사에 관한 한 저 중력은 매력적이지만 장기 건강에 미치는 영향은 확실하지 않습니다. 반복 된 연구에서 알 수 있듯이, 한 달 동안 장기간 무중력에 노출되면 근육 기능이 저하되고 골밀도가 저하 될뿐만 아니라 장기 기능이 저하되고 면역 체계가 저하됩니다.

또한, 음력 채굴에 발생할 수있는 잠재적 인 법적 장애물이 있습니다. 이것은“달과 우주의 조약”으로 알려진“달과 다른 천체를 포함한 우주의 탐사 및 이용에있어서 국가 활동을 관장하는 원칙에 관한 조약”때문입니다. 유엔 우주국 사무국이 감독하는이 조약에 따르면 어떤 나라도 달에 토지를 소유 할 수 없다.