Vatten på månen
Det finns vatten på månen.
Det slår Nasa nu fast i två vetenskapliga artiklar som just nu publicerats i Nature Astronomy.
Det innebär att man både säkerställt en källa till vatten på månens yta samt pekat ut de mest optimala byggplatserna för en månbas för framtidens astronauter.
Reflekterat solljus avslöjar vattenmolekyler på månen
Nasaforskarna har undersökt månen med det flygande SOFIA-teleskopet.
Teleskopet är placerat i en Boeing 747 som flyger ovanför 99 procent av atmosfärens vattenånga och kan därför observera den infraröda värmestrålningen från olika himlakroppar.
Till skillnad mot rymdteleskop kan SOFIA uppdateras och justeras varje gång flygplanet landar.
Flyvende teleskop har studeret Månen
Bag den nye opdagelse står det flyvende teleskop Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA.
Teleskopet sidder i en Boeing 747-jumbojet, der er blevet kraftigt forstærket i bagkroppen, så skroget ikke knækker, når astronomer i 13.700 meters højde åbner en fire kvadratmeter stor skydedør i siden.
Fra sin marchhøjde har det store teleskop frit udsyn til rummets infrarøde varmestråling, som ikke kan ses fra Jorden, fordi atmosfærens vanddamp absorberer strålingen.
Mange af rummets himmellegemer udsender stort set al deres energi som infrarød stråling, og teleskoper som SOFIA er ofte den eneste måde at observere dem på.
SOFIA kan vha. et indbygget spektrometer med enormt høj opløsning opfange signaturen fra forskellige molekyler i fx en stjernetåge eller planets atmosfære.
Instrumenterne har tidligere fundet spor efter vanddamp i Mars’ atmosfære og Universets første molekyle.
SOFIA är utrustat med en spektrometer som kan fokusera på extremt specifika våglängder i det infraröda spektrumet.
Med hjälp av instrumentet har SOFIA undersökt infraröd strålning från solljuset som reflekterats på månens yta. Där absorberar olika molekyler olika våglängder i strålningen innan den reflekteras.
Tack vare spektrometerns höga upplösning kan astronomerna nu slå fast att det reflekterade ljuset avger en specifik signatur i en del av spektret runt sex mikrometer – och detat kan enbart bero på en molekyl: H2O, det vill säga vatten.
Tidigare studier har också hittat liknande bevis på att det finns vatten, men då vid cirka tre mikrometer, där avvikelsen teoretiskt sett även kan bero på en så kallad hydroxylförening. Det tvivlet är dock borta nu.
100-400 per miljoner partiklar anses vara vatten.
Fällor håller kvar månens vatten
Vattnet kan överleva på månen i särskilda hål, så kallade cold traps, som på grund av sina placeringar nära polerna befinner sig i permanent skugga.
Astronomerna tror att skuggan leder till att vattnet förblir is samt skyddar isen mot exempelvis värme och den starka strålningen som solen (på grund av avsaknad av atmosfär) bombarderar månen med.
Spektroskopiska studier av månen har pekat ut kratrar av is (røde prikker) vid månens poler.
Med hjälp av bilder från rymdsonden Lunar Reconnaissance Orbiter har astronomerna studerat omfånget av cold traps från en kilometer ned till en centimeter i diameter.
Enligt deras analyser är cirka 40 000 kvadratkilometer av månen – motsvarande 0,1 procent – täckt av potentiellt vattenhaltiga cold traps vid båda polerna.
Vatten gör månen till tankstation
Resultaten från de två nya undersökningarna visar att vatten antingen uppstår eller landar på månen genom naturliga processer.
Oavsett ursprung innebär fyndet att det blir lättare för framtida astronauter att leta efter vatten, vilket är avgörande för framtida uppdrag.
De stora mängderna vatten kan inte bara förse invånarna på en månbas med vatten och syre till luft utan också användas för att framställa stora mängder raketbränsle i form syre och väte.
Månbasen blir självförsörjande
Forskarna har börjat planera framtidens permanenta månbas, som ska vara självförsörjande med vatten, syre och mat. Där ska man på sikt ägna sig åt gruvdrift och produktion av raketbränsle till expeditioner längre ut i solsystemet.
Solpaneler ger energi
Dagtid ger solceller el till bostäder, gruvutrustning och bränslefabriker. På nätterna täcks energibehovet av bränsleceller som omvandlar syre och väte till vatten.
Robotfordon smälter is till vatten
Isen på månens yta ligger framför allt på botten av djupa, kalla kratrar. Vattnet kan utvinnas med robotfordon som förångar isen och samlar vattenångan i behållare.
Växthus producerar mat
Livsmedel som grönkål, potatis och tomater odlas i övertäckta växthus där växternas rötter badar i näringsrikt vatten. Ljuset kommer från lysdioder.
Hus skyddar mot strålning
På månen finns ingenting som skyddar mot vare sig strålning eller meteoriter. Ett uppblåsbart skelett till bostäder och arbetsplatser tas med från jorden och täcks av ett tak av tegel som tillverkas på plats med 3D-skrivare.
Måndamm ger syre och metaller
Måndamm innehåller syre, som är bundet i metalloxider. Syret kan friges med höga temperaturer och i en reaktion med väte. Som en extra bonus får måninvånarna även metaller.
När vatten och raketbränsle kan produceras i stora mängder kommer månbasen få en avgörande roll som tankstation för både bemannade och obemannade uppdrag till Mars.
Om vi om 30 år kommer att kunna röra oss bort från solsystemet kan både vattengruvor och bränslefabriker på månen bli en riktigt bra affär.