Miért lenne nehezen fenntartható egy milliós város a Holdon? Ezt a kérdést boncolgatja két harvardi asztrofizikus egy friss tanulmányban.
Martin Elvis és Jonathan McDowell – az utóbbi nevével műholdas ügyekben is gyakran találkozhatunk – publikációja nemrég a Frontiers in Space Technologies című folyóiratban látott napvilágot.
A Hold déli pólusvidékén található vízjég felfedezése az elmúlt években merész elképzeléseket indított el: ha a vizet helyben ki lehet termelni, akkor talán nemcsak kutatóbázisok, hanem idővel falvak, városok, sőt ipari központok is létrejöhetnének a Holdon. A tanulmány arra mutat rá, hogy egy nagy holdi település fenntarthatóságának legfontosabb korlátja nem feltétlenül az energiatermelés, hanem a víz lehet. A kutatók egyszerű, nagyságrendi számításokkal vizsgálták meg, meddig tarthatnának ki a holdi készletek százezres vagy milliós népesség mellett.
A Hold pólusainál számos olyan kráter található, amelynek alját évmilliárdok óta nem éri közvetlen napfény. Ezekben az állandóan árnyékos területekben a hőmérséklet helyenként 110 K (–163 °C) alatt marad, ezért rendkívül hatékony „hidegcsapdaként” működnek: az oda került vízjég geológiai időskálán is megmaradhat. Űrszondákról távérzékeléssel végzett mérések alapján tudni véljük, hogy van víz ezeken a területeken, a teljes mennyisége azonban továbbra is meglehetősen bizonytalan. A tanulmány egyik számításában a szerzők kifejezetten optimista kiindulási értéket, egymilliárd tonna hozzáférhető holdi vizet feltételeztek. Ez azonban nem azt jelenti, hogy ekkora kitermelhető készletet valóban mértek volna. A jelenlegi, konzervatívabb becslések ennél akár mintegy harmincszor kisebb mennyiséget is valószínűsíthetnek.
Egy majdani holdlakó vízigénye nem egyszerűen az ivóvízből és a személyes tisztálkodáshoz szükséges napi néhány tíz literből állna. Vizet igényelne az élelmiszer-termelés, a higiénia, a levegő regenerálása és számos ipari folyamat is. A szerzők mindezeket figyelembe véve személyenként és évente nagyságrendileg 500 tonna víz felhasználásával számoltak. Ebből az következik, hogy egymillió Holdon lakó ember újrahasznosítás nélkül mindössze néhány év alatt elfogyasztana egymilliárd tonna vizet.
No de természetesen egy holdi város nem engedhetné meg magának az egyszer használatos vízgazdálkodást, ezért a kutatók azt is megvizsgálták, mi történne rendkívül hatékony újrahasznosítás mellett. Például a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) jelenleg már a víz mintegy 98%-át vissza lehet nyerni és újra fel lehet használni. Ha ugyanezt a hatékonyságot feltételezzük a Holdon, az első pillantásra kiváló eredménynek tűnik. Egy zárt rendszerben, külső utánpótlás nélkül azonban a fennmaradó néhány százaléknyi veszteség évről évre összeadódik.
A szerzők számítása szerint még a rendkívül optimista egymilliárd tonnás kezdeti vízkészlet mellett is alig több mint száz év alatt elfogyna a víz egy egymilliós holdváros számára. Ha pedig a valós készlet harmincszor kisebb, akkor ez az idő is drasztikusan lerövidül. Vagyis ami egy néhány éves űrküldetésben kiváló újrahasznosítási arány, az egy évszázadokon át fennmaradni kívánó civilizáció számára már korántsem elegendő. (Az ISS vízkészletét ráadásul teherűrhajókkal rendszeresen pótolják a Földről.)
A tanulmány állítása nem az, hogy lehetetlen tartósan embereket telepíteni a Holdra. Sokkal inkább az, hogy a népesség nagysága döntő jelentőségű. Egy körülbelül ezerfős holdi falu, vagy akár egy tízezer fős kisebb város a feltételezett készletekkel és hatékony újrahasznosítással már évszázadokon át fenntartható lehet – már ami a vízfogyasztást illeti. Egy az antarktiszi kutatóállomásokhoz hasonló, de azoknál jóval nagyobb állandó holdbázis erőforrásigénye még kezelhetőnek tűnik, miközben egy földi értelemben vett nagyváros már egészen más nagyságrendet jelent.
A vízzel ellentétben az energiaellátást a szerzők nem tartják alapvető akadálynak. A pólusvidéki, állandóan árnyékos kráterek peremén vannak olyan magasabban fekvő területek, amelyeket az idő nagy részében éri a napfény. A tanulmány számításai szerint kilométeres nagyságrendű, napelemekkel borított tornyok akár gigawattos teljesítményt is biztosíthatnának. Ráadásul a napelemek egyik fő alapanyaga, a szilícium bőségesen megtalálható a holdi kőzetekben. Hosszabb távon tehát elvileg elképzelhető, hogy az energiatermelő infrastruktúra legalább egy részét helyi nyersanyagokból állítsák elő – ahelyett, hogy mindent a Földről szállítanának oda. De lehet szó holdi atomreaktorok alkalmazásáról is.
Visszatérve a holdi nagyvárosok vízellátásának problémájához, a szerzők több lehetőséget is felvetnek. A víz visszanyerését 98%-osnál is jóval hatékonyabbá lehetne tenni. Zárt rendszerű mezőgazdasági technológiákkal csökkenthető lenne az élelmiszer-termelés vízigénye. Továbbá nyersanyagot lehetne szerezni például vízben gazdag kisbolygókról. Az is elképzelhető, hogy egyszerűen sokkal több víz van a Holdon, mint amennyit jelenleg gondolunk. (Vagy sokkal kevesebb… – A szerk.) Az eddig alkalmazott távérzékelési módszerek elsősorban a felszín közeli rétegekről szolgáltatnak információt, miközben a holdi regolit helyenként több tíz méter vastag is lehet. Nem kizárt tehát, hogy az állandóan árnyékos területeken, mélyebb rétegekben további jégkészletek rejtőznek. Ezek tényleges mennyiségét és kitermelhetőségét azonban helyszíni mérésekkel kell majd meghatározni. A cikk legfontosabb tanulsága, hogy egy valóban önfenntartó holdi civilizáció megteremtéséhez nem elegendő eljutni a vízjégig, azt évszázados időskálán, rendkívül takarékosan kell kezelni és felhasználni.
Kapcsolódó link:
No cities on the Moon: a billion tons of water is not enough for sustainability (Frontiers in Space Technologies)
