Комментарии 41
Российских специалистов удивило сообщение от американских ученых о признаках присутствия воды на освещенной стороне Луны, которое подается как открытие.

Как сообщает РИА Новости со ссылкой на заведующего лабораторией космической гамма-спектроскопии Института космических исследований РАН Игоря Митрофанова, о воде на освещенной стороне Луны российские ученые сообщали уже давно, но исследователи из США отказывались верить в такую возможность.

Эксперт пояснил, что соответствующие сведения были получены еще в 2009 году с помощью российского прибора LEND, который был произведен в кооперации с США и установлен на американском лунном спутнике LRO.
Специалисты стратосферной германо-американской обсерватории SOFIA в рамках исследования лунной поверхности уже обнаруживали на видимой части Луны признаки водородных соединений. Но ранее полученные ими данные не давали отличить наличие там воды от ее близкого химического родственника гидроксила (ОН).

Собственно, они и указали, почему открытие воды произошло сейчас, а не ранее. LEND же не может определить наличие именно воды, он определяет только присутствие водорода, насколько я знаю.
Имхо это пиар. У этой летающей обсерватории проблемы с финансированием в 2021 году.
With the 2021 budget request, NASA is also proposing to terminate a flying telescope, the SOFIA flying telescope (the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) airborne observatory. The SOFIA mission, which NASA has previously tried to terminate, flies a large telescope on a 747 aircraft.

«The science productivity for this telescope falls short of that expected for a large mission with annual operating costs exceeding $80 million,» NASA wrote in explanation of the cancellation. «SOFIA's annual operations budget of more than $80 million is the second most expensive in the National Aeronautics and Space Administration (NASA) Astrophysics program, yet the mission has not delivered high quality data products or science on par with other large science missions.»

Future projections of the mission's progress don't demonstrate that it will become that much more productive as high costs (the cost to fly the plane, including expensive jet fuel) continue, NASA explained.
Пиар не противоречит сделанному открытию (это именно открытие, потому, что идентифицирована именно вода, а не гидрооксил). Другое дело, что принципиальные возможности этого инструмента по сравнению с новыми, на окололунной орбите (конкретно для изучения Луны), и в космосе (для других объектов) оказываются слишком слабыми.

Не знаю об истории вопроса, но об воде на полюсах Луны уверено утверждалось еще лет 50 назад. Нисколько не кидаю тень на открытие, для меня это выглядит как попытка показать значимость обсерватории.
В отношении того, что, по нынешним временам возможности телескопа на самолёте обходятся слишком дорого — я с вами соглашусь. Но если эти деньги потратить на приборы на космических аппаратах, то пользы и возможных открытий будет значительно больше. Мы просто не владеем информацией, на что именно предлагается потратить деньги, а в тексте есть упоминание, что НАСА планировало закрыть летающую обсерваторию.

Вообщем-то есть объяснение наличию следовых количеств воды на луне: испарение с Земли.
Как бы известно уже давно, что мировой океан и атмосфера испаряется в околоземное пространство Процесс незаметный, но длительный и некоторая часть воды и кислорода оседают на Луне. впрочем и там вода не задерживается из-за слабой грааитации и солнечного ветра.
Но за миллиарды лет такой диссапации на Луне вполне может постоянно присутствовать некое количество воды и оксидов, которы появились в следствии окисления земным кислородом

Оксидов на Луне огромное количество. В лунном реголите, в среднем более 40% по массе связанного кислорода.

imagehttps://wiki2.org/ru/Реголит

Кстати, это ставит под вопрос необходимость добычи лунного топлива из лунной воды, потому, что по новой технологии электролиза пыли в расплаве солей кислород можно получать в любой точке поверхности Луны, а это около 80% массы метанового топлива. Для водородного процент выше, но жидкий водород сложнее хранить, баки требуются тяжёлые. То есть на Лунной базе в любом месте можно получить кислород, как для дыхания, так и для использования в качестве компонента топлива.

а это около 80% массы метанового топлива

Минуточку, где там в таблице выше углерод и водород, не получится метан производить, только хардкор, только самый высокий удельный импульс в 450 сек., трудно, сложно, если для местного, так сказать джамп-транспорта, так его и много не потребуется. Даже для старта на лунную орбиту его (водорода) где то тонн 10 понадобится, читал как то про высадку американцев, у них там в лунном модуле было 20 тонн гидразина, с вдвое меньшим удельным импульсом. Тут правда объем будет больше и взлетный модуль будет выглядеть как масковский старшип, 10 тонн водорода и 80 кислорода:-)
Минуточку, где там в таблице выше углерод и водород, не получится метан производить
Простите, а где я предлагал производить метан? Я, кажется, сразу сказал, что метан привозной.

И ваш «джамп-транспорт» лишён всякого смысла, потому, что на дальность 800 км вам выгодней выйти на орбиту и потом сесть с орбиты. Теперь посчитайте, какая вам ракета нужна, чтобы куда-то слетать, а потом вернуться…

Это в два раза больше топлива и самое главное окислителя тащить, на старт и торможение, при стехиометрическом соотношении водорода с кислородом 1:8 не очень то и выгодно, и метан везти невыгодно, а выгодно везти гидразин для местного транспорта.
Ну и сколько того местного транспорта на Луне, и какая его часть на гидразине?
Проснитесь, наконец, хватит фантазировать!

Почему фантазировать, все уже придумано до нас, Луна-16, возвращаемый модуль весом 512 кг, топливо гидразиновое для старта, вполне себе местный транспорт.
Никаких проблем — садитесь в свою машину времени и езжайте в 1970 год. А ныне год 2020, речь вообще-то идёт об американской программе Артемида, которая объявлена как подготовка к полёту на Марс в 2030, для чего на Луне планируется добывать топливо.

Добыча местного топлива на Луне дело не быстрое, а метан не относится к долговременно хранимому топливу, так что приедет аэрозин американский на Луну, может быть потом, когда все получится и будут местные криохранилища с добытым топливом будет переход на более экологичные движки. Метан если поедет то в качестве топлива для орбитера, с водородом морочиться не станут.
Простите, но у меня от таких комментариев волосы на дупе подгорают.
Вы о чем вообще, получать кислород для ракетного топлива (!) из оксидов (!!!)?
Вы реголит в чистом фторе собираетесь сжигать? Иначе как еще что-то восстановить из оксида — наиболее стабильной и конечной формы существования всех неорганических соединений.
Электролиз в расплаве — окей, откуда взять столько энергии, куда отводить столько тепла? Если вы не собираетесь строить на Луне атомную станцию, вам проще привезти все компоненты с Земли, потому что жечь топливо с неединичным КПД, чтобы получить кислород в процессе с неединичным КПД, чтобы в нем опять сжечь ракетное топливо — это я не знаю, аналог какого-то лютого многочлена из школьного учебника по алгебре, который в итоге упрощается до квадрата суммы. Я молчу, сколько будет стоить построить производства на Луне, и сколько потребуется технологических ухищрений, чтобы существующие процессы адаптировать для отсутствия привычных способов охлаждения, сброса отходов и работы в вакууме.
откуда взять столько энергии, куда отводить столько тепла
Солнечные батареи, а тепло излучать в пространство.
В пространство — это только излучением (атмосферы нет же), а этим много не на отводишься.
Если и отводить, то в землю, в глубину. У Луны отсутствует тектоническая активность и поверхностные недра не должны быть сильно разогреты.
Точнее у Луны есть тектоническая активность, но она работает по принципу — остываем и сжимаемся.
А почему это излучением много не на отводишься? Лунная поверхность прекрасно излучает всё накопленное днём тепло в течении нескольких часов после лунного заката, остывая больше чем на 200 градусов.

Ну разница температур — да, примерно такая. Но про "остывание" это ничего не говорит, двести градусов — это только движущая сила теплового процесса, а не его мощность. Вы можете сказать, на какую глубину прогревается/охлаждается реголит, чтобы можно было оперировать именно количеством теплоты? Учитывая его очевидно слабую теплопроводность, он может быть накапливает смешное количество теплоты на единицу площади. И наверняка дело не в излучении, ночью, а в тепловой диссипации, а основной солнечный свет практически не нагревает Луну, учитывая ее альбедо.
Мне страшно представить, какие по площади у вас должны будут радиаторы, а вы ещё и солнечные панели хотите на запитку электролиза. На Земле алюминиевые заводы рядом с электростанцией строят из-за потребления энергии, а вы про солнечные панели. Напомню, вам весь этот геморрой нужен для того, чтобы расплавить породу и добыть из нее кислород для окислителя ракеты… Боже мой, реки вспять — ещё не самое лютое, что приходит в голову визионерам без технического образования. Привезите на Луну тонну азотного тетраоксида — вам хватит на десяток запусков, плавить горы солнечными батареями — это бред.

Луна имеет один из самых низких альбедо в Солнечной системе — 0.12. Реголит на глубине в метр имеет постоянную температуру в -35 градусов, можете этим оперировать. Не понимаю ваше непонимание — ну сделают там футбольные поля радиаторов и солнечных панелей, там места мало? Алюминия там тоже предостаточно в виде руды. Один раз построил заводской комплекс и можно забыть про отправку туда чего-либо тоннами, кроме людских тушек. Луна вроде как идеальная площадка для постройки космодрома для путешествий по всей системе — ресурсы под ногами, энергии навалом, экология отсутствует, гравитация комфортна и для пусков и для построек. Назовите мне более удачное место.
Привезите на Луну тонну азотного тетраоксида — вам хватит на десяток запусков, плавить горы солнечными батареями — это бред.
Вашего технического образования на формулу Циолковского не хватило. Тонны азотного тетраоксида вам хватит на десяток запусков хороших фейерверков, на запуск взлётной кабины Орла нужно было 2,5 тонны топлива, при том, что это были короткие экспедиции посещения, почти без оборудования.

В пространство — это только излучением (атмосферы нет же), а этим много не на отводишься.
Если и отводить, то в землю, в глубину.
Теплопроводность реголита очень низка, на глубине метра температура уже стабильная. Поэтому кислородный заводик должен стоять рядам с кратером, стенки которого можно нарастить занавеской из ЭВИ, таким же способом отгородиться от противоположной, освещенной солнцем, а потому горячей, стенки кратера, и отводить тепло излучением в сторону дальнего космоса (не Земли, слава богу на небосводе Луны она неподвижна). И всё. Теплоносителем может быть тот же кислород.

Проблематично отдавать тепловую энергию туда, где некому ее получить, конечно у луны есть атмосфера, но задолбаетесь строить радиатор, который ей будет отводить тепло.
А закапывать радиатор в глубину — ну так какая там теплопроводность? Будет локальное насыщение, а дальше что? Радиатор не сможет эффективно отдавать накопленную энергию, нужно копать систему труб с жидким рабочим телом.

Простите, но у меня от таких комментариев волосы на дупе подгорают.
Ну и пусть подгорают, я не против.

Электролиз в расплаве
Оказывается, прочитали. Тогда причём здесь фтор из предыдущего абзаца?

откуда взять столько энергии, куда отводить столько тепла?
Энергия или от солнечных батарей, или, желательно, от реактора. Если у нас есть лунная база — значит у нас есть энергия. Если нет лунной базы и/или энергии — значит кислород везём с собой.

Куда отводить тепло? А его надо отводить? Тогда расплав соли у вас затвердеет. Тепло надо выводить при сжижении кислорода, для этого придётся прятаться в тенистый кратер, и отводить тепло излучением вверх. Кое-где можно заеавеской из ЭВИ нарастить стенки кратера.

Если вы не собираетесь строить на Луне атомную станцию
Я — не собираюсь. Но тот, кто собирается строить Лунную Базу должен понимать, что возможных постоянных источников энергии у него два. Это или Солнце, или реактор. О чём вы говорите, предлагая «жечь топливо» — я не понимаю. Расскажите подробней и связно.

Я молчу, сколько будет стоить построить производства на Луне, и сколько потребуется технологических ухищрений, чтобы существующие процессы адаптировать для отсутствия привычных способов охлаждения, сброса отходов и работы в вакууме.
Вы понимаете, что задача любой (орбитальной, лунной, марсианской, Северный Полюс" или Антарктика) «базы Альфа» состоит в том, чтобы убедиться, что мы обладаем всей необходимой суммой технологий, чтобы выжить. Собственно, потому "«База Альфа» делается небольшой — чтобы её проще было обеспечить аварийными запасами, и/или эвакуировать в крайнем случае.

В данном конкретном случае пока нет эффективного охлаждения для сжижения кислорода — нет и производства жидкого кислорода как компонента топлива, летаем на привозном, что резко снижает эффективность доставки грузов. Транспорт с людьми всегда летает на привозном кислороде, для того, чтобы, при необходимости, в случае невозможности совершить посадку иметь возможность вернуться на ОЛО.

>Оказывается, прочитали. Тогда причём здесь фтор из предыдущего абзаца?

Приведите мне уравнение реакции электролиза оксида или комплексной соли, где на на аноде будет выделяться чистый кислород. Если этого не происходит, вам нужно будет восстанавливать его из какого-то соединения.

>Энергия или от солнечных батарей, или, желательно, от реактора
Сколько солнечных батарей на Луне надо, чтобы запитать электролиз чего-то посерьезнее соли в банке с водой? На какой стороне Луны — видимой или обратной (это так, шутка к вопросу, что ночь там тоже бывает)?

>Куда отводить тепло? А его надо отводить? Тогда расплав соли у вас затвердеет.
Ну, если не нарушать второй закон термодинамики, то у вас есть ограниченное количество энергии, которая пойдет в дело, и всегда есть часть, которая рассеется, что бы вы ни делали. От саморасплавления установки ее спасет активное охлаждение, да. Почитайте про рубашки, охладительные бассейны, градирни. Что, в вакууме это не работает? Как жаль.
>на запуск взлётной кабины Орла нужно было 2,5 тонны топлива, при том, что это были короткие экспедиции посещения, почти без оборудования
Ну хорошо, пусть будет 10 тонн. Что это меняет? Вы предлагаете совершенно дикий способ добычи окислителя, считая, что если в формуле химического соединения есть атом кислорода, оторвать его оттуда — просто дело техники. Что не существует принципиальных ограничений, вроде невозможности разместить вокруг установки столько радиаторов, чтобы снимать все тепло, экономическая нецелесообразность сооружения и доставки такого количества солнечных батарей, чтобы питать это все. Я серьезно не могу понять, у вас такой рогозинский размах мыслей или вы так троллите? Получать кислород из камней (!!!), вы его выдышите раньше, чем будете успевать выплавлять.

Вот вам таблица реально существующих электролизеров из воды, за рекламу не сочтите
Заголовок спойлера

Сколько энергии вам надо для производства кислорода?
Давайте примерно прикинем: 2 тонны гидразина (условный взлет ракеты) сожжем в чистом кислороде, это будет нужно 62400 моль обоих; 115 -кВт/ч установка произведет согласно таблице за час 10,7 кубов нормальных = 477 моль. Это 5,5 суток работы на требуемое количество вещества. 100 кВт — это примерно мощность батарей МКС (и их площадь). Нормально? Покатит.
А теперь то же самое, но для восстановления оксида алюминия.
Смотрим схему энергетического баланса электролиза тут:

Тут на тонну алюминия, то есть 37000 моль, и 27750 моль выделившегося кислорода. То есть, если верить схеме, на получение тех же 62400 моль уйдет больше 30 000 кВт/ч энергии. И тут не отделаешься в сто раз большим временем — требуются огромные токи. Это я так, очень грубо прикинул на самом деле, вообще не заикаясь о технологической сложности, себестоимости, целесообразности всего этого.
Вам всегда будет выгодно таскать кислород на Луну в ракете. Что с Базой, что без.
Приведите мне уравнение реакции электролиза оксида или комплексной соли, где на на аноде будет выделяться чистый кислород. Если этого не происходит, вам нужно будет восстанавливать его из какого-то соединения.
Простите, но мы здесь на блоге, в большинстве не являемся ни работниками индустрии, ни химиками профессионалами. Поэтому мне жаль, но я не могу удовлетворить ваше любопытство. Вот вам абстракт и ссылка:
Human exploration and habitation of the Moon and other nearby planetary bodies are goals that have long fascinated scientific and public imagination. Sourcing resources locally will likely be essential for sustainable, long-duration activities in space (Anand et al., 2012). Such in-situ resource utilisation (ISRU) could significantly reduce the payload mass that would need to be launched from Earth, thus reducing mission cost and the risk to human crews by providing them with the tools to meet their needs from the local environment (Sanders and Larson, 2012).

For extended missions to the lunar surface (and beyond), oxygen will undoubtedly be one of the most valuable resources. Firstly, it will be useful for life support, in the form of a breathable atmosphere, and secondly for propellant, as liquid oxygen is the largest mass component of many bipropellant rockets. In-space refuelling would enable not only lunar and deep-space exploration, but also sustainable activities in cis-lunar space. It is more energy efficient to transport propellant from the Moon to satellites in low-Earth orbit (LEO) and geostationary orbit (GEO) than it is to transport such materials from the Earth’s surface on account of Earth’s deep gravitational well (Crawford, 2015). While evidence is mounting for ice deposits in permanently shadowed craters at the lunar poles (Li et al., 2018), their potential as a viable source of oxygen and hydrogen cannot be confirmed until knowledge gaps relating to the form, quantity, and accessibility of these deposits are addressed (Carpenter et al., 2016).
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063319301758

Если вы позиционируете себя как профи, то вы должны были об этой статье знать без моей помощи.

Почитайте про рубашки, охладительные бассейны, градирни. Что, в вакууме это не работает? Как жаль.
При температуре 900 градусов цельсия корпус установки будет эффективно охлаждаться излучением. Боюсь, его придётся защищать от охлаждения. Во всяком случае охлаждение установки излучением при такой температуре проблем точно не составляет.

Это я так, очень грубо прикинул на самом деле, вообще не заикаясь о технологической сложности, себестоимости, целесообразности всего этого.
Я тоже очень грубо, без расчётов, прикину, на примере Марса. Суть в том, что для того, чтобы обеспечить энергией топливный завод вам потребуется примерно 100 тонн солнечных батарей. Скажем, ещё 100 тонн — это масса самого оборудования топливного завода, без массы накопительных ёмкостей. В качестве этих самых накопительных ёмкостей предполагается использовать топливные баки Старшипов, доставивших солнечные батареи и топливный завод (естественно, с оборудованием для добычи воды из грунта и углекислого газа из атмосферы.

Так вот, за синод такой завод сможет заправить топливом четыре-шесть Старшипов (в зависимости от требуемого времени полёта, а следовательно и траектории для возвращения с Марса требуется разное количество топлива). Ограничением здесь выступает ёмкость накопительных баков, производительность завода примерно в три раза больше. Топливо, необходимое для возвращения одного Старшипа вы можете доставить на Марс, используя четыре корабля.

Теперь попробуйте доказать, что стоимость одного топливного завода, способного работать много лет, больше, чем стоимость кораблей, которые вы собираетесь оставлять на Марсе или на Луне.

Куда отводить тепло? А его надо отводить? Тогда расплав соли у вас затвердеет. Тепло надо выводить при сжижении кислорода, для этого придётся прятаться в тенистый кратер, и отводить тепло излучением вверх. Кое-где можно заеавеской из ЭВИ нарастить стенки кратера.

Хорошо работает если есть плотная атмосфера с конвекцией атмосферолго газа. Чего не наблюдается на луне.
Задолбаетесь греть лунную атмосферу

При температуре 900 градусов цельсия работает великолепно и без атмосферы.

image

Такого никогда не видели? А здесь температура существенно ниже.

Преобразовать электричество в излучение и преобразовать тепло в излучение необходимой мощности — это несколько разные процессы, не находите? :)
Вы не понимаете, что в этом приборе электроэнергия сначала превращается в тепло, а потом инфракрасное излучение уносит эту энергию?

Конечно понимаю. Но также понимаю, что площадь излучателей должна быть велика. И доставить до туда электричество много проще и дешевле, чем тепловую энергию. Чтобы доставить тепло — нужен теплоноситель, жидкий, много. Но об этом ниже, кажется уже писали.

Электролизёр с расплавом соли, в котором производится электролиз реголита, надо нагреть до 900 градусов цельсия. До вас не доходит, что этот электролизёр придётся обкладывать теплоизоляцией, чтобы он не остыл и соль не затвердела?

Тяжёлый случай, однако.

Жаль, что аргументация закончилась и перешли на личности. Удачи вам.

У меня аргументация кончилась, когда вот здесь я уже сказал (правда не вам), и дал ссылку на первоисточник, в котором сказано, что рабочая температура электролизёра 900 градусов Цельсия. Это намного больше, чем температура освещённой Солнцем поверхности Луны, и проблемы будут не в том, чтобы охладить электролизёр или передать тепло от него куда-то, а в том, чтобы он не остыл, и расплавленная соль в нем не затвердела.

340 мл на кубический метр лунной породы. Для сравнения — в пустыне Сахара этот показатель в 100 раз больше.

в кубометре песка из сахары 34л воды?
Кубометр — это 1000 литров. Так что 34 литра от 1000 — это всего лишь 3,4%. Да и я подозреваю, что это усреднённое значение по всему объёму.
У меня 1360мл получилось в лунном грунте, исходя из его плотности в 3,4г/см3 и содержания воды 400мкг/г: в 1 см3 — 1,36мг, в 1 м3 — 1360000мг=1360мл.(а не 340), тогда в Сахаре, если верить статье, 136л/куб.м
"… или в холодных и затененных местах на ее обратной стороне".
А какая разница, прямая или обратная, если обе периодически освещаются? Подразумевали, что вода проходит фазу пара и почему то перемещается на удаленную от Земли сторону, а не улетает, или имелось ввиду что то иное?

PS как то не логично в качестве доказательства брать данные Софии — она то все равно находится в воздушном пространстве, а парциальное давление водяных паров (да и других легких газов) в высотой только увеличивается. Так что по логике должно быть наоборот — София должна была дать предположение, а подтвердить нужно измерениями с ГСО или лунной орбиты.
Так что тут поддержу Javian, эта «новость» в основном для финансирования проекта, ценности и роста достоверности она не содержит.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.