Der Erdmond und die Mondmissionen

[Spocky]

Eine Mission muss nicht spektakulär sein, aber man sollte den Sinn erkennen. Wozu braucht man eine hypergenaue Mond-Gravitationskarte?

Würde man einen Roboter auf den Mond schicken, der dort nach Rohstoffen sucht, könnte ich das wenigstens noch halbwegs verstehen. Aber eine Mond-Gravitationskarte nur für die reine Wissenschaft ist völlig sinnlos.

Und warum nennt man so eine sinnlose Mission ausgerechnet "GRAIL"?

Dir ist aber schon klar, dass man viele Lagerstätten auf der Erde über Gravitationsanomalien findet
Schwereanomalie ? Wikipedia

So eine Mission ist wesentlich einfacher und billiger, also genau das, was du immer forderst, als einen Roboter da hoch zu schicken. Es macht also sehr wohl Sinn und alleine das widerlegt dich grundlegend.

[Bynaus]

@irony: Tut mir leid, aber deine Fantasievorstellungen haben mit der Realität in der Grundlagenforschung überhaupt nichts zu tun.

Das heißt auch nichts anderes, als dass irgendwelche "besten Experten" zu ihrem eigenen Vorteil entscheiden, was gemacht wird.

Das ist nur schon deshalb ausgeschlossen, weil diejenigen, die die Missionen auswählen und beurteilen, nicht in den zu beurteilenden Missionen involviert sein dürfen.

Es wird aber Posten geben, wo bestimmte Leute tun können, wozu sie Lust haben.

Solche Posten gibt es sicher (sie sind eher selten), aber das sind in der Regel Leute, die sich durch eine herausragende Karriere, einen guten Riecher für wissenschaftliche Druchbrüche und eine hohe Eigenmotivation ausgezeichnet haben. Wenn diese Leute tun, worauf sie Lust haben, dann tun sie eben hervorragende Wissenschaft - weil es das ist, was ihnen am meisten Spass macht.

Däumchendreher (und Leute, die einfach das Pech hatten, in ihrer Karriere nicht erfolgreich genug zu sein) landen in der Privatwirtschaft oder höchstens an irgend einer untergeordneten Position an einer No-name Universität.

Natürlich gibt es immer Ausnahmen und Schwarze Schafe. Deine Beschreibung ist eher eine typische Stammtisch-Karrikatur.

[Spocky]

Die NASA hat ein Video zum 1.000-tägigen LRO-Jubiläum veröffentlicht, in dem die Entwicklungsgeschichte das Mondes dargestellt wird. Find ich sehr sehenswert.

How the Moon Evolved - Video Guided Tour - YouTube

[Spocky]

Offensichtlich muss die Mondentstehung völlig neu durchdacht werden. Man hat jetzt in einem Stück Mondgestein, das mit Apollo 15 gesammelt wurde und von dem davon ausgegangen wird, dass es die ursprüngliche Mondkruste repräsentiert, kristallines Wasser gefunden. Das lässt sich mit der Kollisionstheorie nicht vereinbaren, da diese flüssiges Wasser ausschließt, zumal dieses Wasser in Plagioklasen entdeckt wurde, die selbst auf der Erde normalerweise wasserfrei sind.

Wenn es sich also wirklich um die ursprüngliche Mondkruste handelt, dann muss es flüssiges Wasser während der Mondentstehung gegeben haben.

Water on the moon: It's been there all along

Geologischer Einschub: Gesteine mit derart hohem Plagioklasanteil werden Anorthosit genannt. Plagioklase haben eine sehr hohe Schmelztemperatur von 1150 bis 1250 °C sowie eine relativ geringe Dichte zwischen 2,5 und 2,8 g/cm³, die unter der der Schmelze liegen, aus der sie auskristallisieren. Auf der jungen Erde hat sich auf diese Weise die Erdkruste vom Erdmantel getrennt und die Mondkruste besteht zum Großteil aus Anorthosit.

Laut Wikipediaartikel hat die Mondkruste oft durch Impaktmetamorphose eine Anreicherung mit Europium erfahren. Der obige Artikel lässt sich leider nicht darüber aus, ob die Gesteinsprobe auf auf Europium untersucht wurde. Dort steht nur dass sie aus einer Höhenzone stammt, so dass man davon ausgeht, dass es sich um ursprüngliches Material handelt. Würde man dort Europium finden, dann wäre zumindest die bisherige Theorie doch nicht gefährdet.

[Liopleurodon]

Eine echte Autarkie für eine Mondstation ist trotzdem - zumindest in den nächsten paar hundert Jahren - unbezahlbar und auch gar nicht nötig.

Selbst von den heutigen Staaten der Erde ist kaum einer vollkommen autark, weil irgendein Rohstoff immer importiert werden muss. Für eine Mondkolonie wäre es ähnlich. Die Mondbewohner müssten sich etwas einfallen lassen, um wirtschaftlich auf eigenen Füßen zu stehen. Eine Möglichkeit wäre der Abbau und Verkauf von Helium3, welches zur Kernfusion eingesetzt werden kann. Auch könnten sie Gebühren erheben für die Nutzung von Radioteleskopen auf der Rückseite des Mondes, im Funkschatten der Erde. Raumschiffe hätten einen klaren materiellen Vorteil, wenn sie vom Mond oder von der Mondumlaufbahn aus starten anstatt von der Erde. Auch das könnte man sich vergolden lassen.

Mit den Einnahmen wiederum würde man die Rohstoffe importieren, welche dem Mond fehlen.

[Spocky]

Selbst von den heutigen Staaten der Erde ist kaum einer vollkommen autark, weil irgendein Rohstoff immer importiert werden muss.

Naja, wenn man die Wirtschaft und die Erwartungen runterschraubt, könnte eigentlich jeder Staat potentiell autark leben. Klar, der Vatikan natürlich nicht, da der nichtmal seine Einwohner selbst produziert, aber sonst schon .

[xanrof]

Es ist vor allem eine Frage der Energieversorgung.

Der Mond hat zunächst mal schon alles an chemischen Elementen (div Minerale + Wasser + Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel u.v.a in geringen Mengen), was man zum Betrieb einer autarken Station braucht:

* Wasser kann man durch einfaches Erhitzen von entsprechenden Mineralphasen mit Kristallwasser erhalten.
* Das Wasser kann zudem aufgespalten werden, um H2 und O2 zu erhalten.
* Weiterer O2 bekommt man durch Reduktion von anderen Mineralen (sind ja alles Metalloxide).
* Mit einem Teil des O2 wird der Kohlenstoff aus dem Mondboden herausgeglüht.
* H2 und O2 können dann als Treibstoff genutzt werden, um den Mond wieder zu verlassen.
* O2 und und Kohlenstoff bilden CO2 für die Pflanzen.
* Der Mond-Regolith kann selbstverständlich zum Anbau von Pflanzen verwendet. Mineralische Böden sind sehr fruchtbar. (Aber natürlich müssen die ersten Samen mitgebracht werden )
* Durch die metallurgische Verarbeitung des Regolith ließen sich auch zahlreiche Werkstoffe herstellen, mit denen die Station erweitert werden kann.

Für diese Prozesse braucht man natürlich sehr, sehr viel Energie, die man zB durch Solarzellen alleine nicht erhalten kann. Und das ist zur Zeit noch der große Haken. Es wäre also zB ein nukleares Kraftwerk notwendig. Vielleicht ließe sich das ja mit Helium-3 realisieren, die Prozesse dazu sind bekannt.


Noch 2 Worte zum Thema Isolierung bzw. 'Dichtigkeit': Natürlich sind die Schleusen die Orte, an denen das meiste Gas verloren gehen kann. Jedoch:
(a) Eine einfach Vakuum-Primärpumpe (zB Membran oder Drehschieber) kann eine Schleusenkammer (zB 1x1x2 Meter = 2 Kubikmeter) in Minuten auf < 10^-4 bar evakuieren. Das bedeutet, daß sich danach nur noch 1/10000 der Gasmenge in der Kammer befindet. Das bedeutet weiter, daß man erst nach 10000 Schleusenvorgängen ein Gasvolumen von 2 m3 (bei Zimmertemperatur) verloren hätte. (= ist natürlich nur eine sehr grobe Schätzung, mir geht es darum, zu zeigen, daß die Gasmengen beherrschbar sind)
(b) Die NASA hat vor kurzem eine Designstudie für ein neues Mondgefährt veröffentlich. Dies enthält das sehr interessante Konzept, daß die EVA-Anzüge prinzipiell nur noch außerhalb des Fahrzeugs (bzw. der Station) bleiben und stattdessen mit dem Rückenteil an die Außenwand ankoppeln. Der Astronaut klettert dann durch einen kleine Luke von hinten in den EVA-Anzug. Durch das dann sehr kleine Schleusenvolumen würde ein Gasverlust nochmals um viele Größenordnungen verringert.

[Liopleurodon]

* Wasser kann man durch einfaches Erhitzen von entsprechenden Mineralphasen mit Kristallwasser erhalten.

Sind die auf dem Mond denn vorhanden? Ist das sicher?

[Prix]

Mal was zur "Restgasmenge".
Ich glaub mal was gelesen zu haben, das die "Restmenge" auch noch durch chemische Bindung minimieren werden kann.
Der Vorgang war, soweit ich mich erinnere, umkehrbar und beliebig wiederholbar, aber teuer!
Nur, ob es nötig ist?
Das "Mondauto" ist auch nicht sooo neu, da experimentieren sie schon Jahre daran herum. Die Radaufhängung und der damit verbundene Antrieb waren (damals) das Problem. Scheinbar ist das gelöst.

mfg

Prix

[Bakkad Baran]

ein problem wäre - so war es auch beim projekt biossphäre 2 - das man größe flächen benötigt für ein ökosystem, sprich pflanzen. irgendwie muss man ja auch nahrung anbauen. und sauerstoff liefern diese auch ein wenig. nur reicht da eine kleine verseuchung aus um das ganze system z.b. zugrundegehen zu lassen.
eine sterile umgebung würde aber wohl nicht funktionieren, daher man benötigt kleinslebewesen damits funktioniert - oder nicht ?
ich denke eine mondkolonie ist immer ein stückweit von irgendwas abhängig.


was andere planeten betrifft, wenn man jetzt die gesammte oberfläche unter künstliche kuppeln stellt ( z.b ein planet mit ungeeigneter atmossphäre ) und dort pflanzen anbaut und gelegentlich diese kuppeln ein wenig öffnen würde, könnte man so einen planeten terraformen ?
unter den kuppeln müsste sich halt viel raum für eine sich bildende atmosphäre befinden, welche man in großen schüben dann immer wieder zum teil abläst.
villeicht könnte man kuppeln dann ganz entfernen einestages ?

[xanrof]

Sind die auf dem Mond denn vorhanden? Ist das sicher?

Ja. Wasser, als OH-Gruppen eingebaut in andere Mineralphasen, kommt sicher vor. Das wurde durch zahlreiche unabängige Messungen bestätigt. Streitig ist noch die Menge bzw. die Konzentration. Zur Zeit werden Wasserkonzentrationen von 10-1000 ppm geschätzt.
(Flüssiges Wasser würde sofort verdampfen, und der Wasserdampf würde durch den Sonnenwind sofort gespalten)

Besonders die Lunar Reconnaisance Orbiter-Mission hat gigantischen Datenmengen geliefert:

The Lyman-Alpha Mapping Project, which collects information to help identify surface water-ice deposits, especially in permanently-shadowed regions of the moon, also has new data. This release includes new maps of far-ultraviolet (FUV) brightness, albedo and water-ice data as well as instrument exposure, illumination and other conditions.

NASA - NASA Lunar Reconnaissance Orbiter Delivers Treasure Trove of Data

Das meiste Eis dürfte in Kraterschatten liegen. Hinweise deuten auf eine unregelmäßige Verbreitung von bis zu 10 cm dicken Vorkommen hin, die Gesamtmenge wird zur Zeit auf 600 Millionen Tonnen geschätzt.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_water

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Mal was zur "Restgasmenge".
Ich glaub mal was gelesen zu haben, das die "Restmenge" auch noch durch chemische Bindung minimieren werden kann.
Der Vorgang war, soweit ich mich erinnere, umkehrbar und beliebig wiederholbar, aber teuer!
Nur, ob es nötig ist?

Ja, die Möglichkeit gibt es, und nein, nötig wird das wohl nicht sein.
Ich denke, es ist umständlicher, die Gase wieder von dem Absorber zu trennen - anstatt einfach zusätzliche Pumpen (sog. Turbomolekularpumpen) zu verwenden, die die Schleusenkammern auf 10^-6 bis 10^-9 bar evakuieren.

Und wenn man die Kammern bei Nichtgebrauch stets unter Vakuum hält, hat man auch dann keinen Verlust, wenn die Dichtungen brüchig werden sollten oder wenn Mondstaub die Schleusen undicht werden läßt. (Regelmäßige Reinigungen werden da unerläßlich sein)

[Wolf4310]

(a) Eine einfach Vakuum-Primärpumpe (zB Membran oder Drehschieber) kann eine Schleusenkammer (zB 1x1x2 Meter = 2 Kubikmeter) in Minuten auf < 10^-4 bar evakuieren.

Also in meiner Lehre (Feinmechaniker im Institut für physikalische Chemie) liefen die Drehschieberpumpen mehrere Tage um ein Volumen von ca 20-30L auf 10^-4 Bar zu evakuieren

[Prix]

Hier mal aus einem Roman der 60ger Jahre, und aus dem Gedächtnis zum Thema "Schleuse".

Da hatte man(n) das Problem der Schleusen ganz "pragmatisch" gelöst.
Es stand wohl "Atmosphäre" uneingeschränkt zur Verfügung, oder wurde erzeugt?
Größere Schleusen wurden nur teilevakuiert, die Restatmosphäre durch Ventile ins Vakuum abgelassen, und damit gleichzeitig der "Dreck" - wahrscheinlich Staub - beseitigt.
Bei (Not-) oder wie sie im Roman beschrieben werden, "Mann"- Schleusen verzichtet man(n) in Gänze auf eine Evakuierung.

Der Reinigungsprozess (vom Staub) wurde ganz einfach gelöst.
Die einzuschleusenden Dinge/Fahrzeuge wurden "einfach", ähnlich der ersten Düsenreihe an Autowaschanlagen, mit "Luft" "abgesprüht".

Erklärung im Roman : Ist Billiger, nicht so aufwendig, sicherer, geht schneller(da div. Male am "Tag"geschleust wurde).

mfg

Prix

[Liopleurodon]

Ja. Wasser, als OH-Gruppen eingebaut in andere Mineralphasen, kommt sicher vor. Das wurde durch zahlreiche unabängige Messungen bestätigt. Streitig ist noch die Menge bzw. die Konzentration. Zur Zeit werden Wasserkonzentrationen von 10-1000 ppm geschätzt.

Das wäre dann ja eine Wasserquelle, die man neben den Eisvorkommen nutzen könnte.

Und wenn man die Kammern bei Nichtgebrauch stets unter Vakuum hält, hat man auch dann keinen Verlust, wenn die Dichtungen brüchig werden sollten oder wenn Mondstaub die Schleusen undicht werden läßt. (Regelmäßige Reinigungen werden da unerläßlich sein)

Den Mondstaub sehe ich dabei als großes Problem an. Nach Aussage einiger Apollo-Astronauten soll er sehr fein und damit gut durchdringungsfähig und noch dazu chemisch aggressiv sein.

[xanrof]

Also in meiner Lehre (Feinmechaniker im Institut für physikalische Chemie) liefen die Drehschieberpumpen mehrere Tage um ein Volumen von ca 20-30L auf 10^-4 Bar zu evakuieren

Dann hattet ihr
(a) zu kleine Pumpen für dieses Volumen -und/oder-
(b) schlecht gewartete Pumpen (zugeölt oder kaputte Dichtungen) -und/oder-
(c) ein Vakuumsystem mit viel innerer oder rauher Oberfläche -und/oder-
(d) ein schmutziges, feuchtes, öliges und/oder fettiges Vakuumsystem -und/oder-
(e) irgendwo ein Leck

Bei Vakuumtechnik ist es sehr schwierig, ein optimales System zu erhalten. Es gibt viele Fehlerquellen.
So ziemlich alle resultieren in langen Pumpzeiten.

Was habt ihr den mit dem Vakuumsystem gemacht?



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Das wäre dann ja eine Wasserquelle, die man neben den Eisvorkommen nutzen könnte.

Genau.

Den Mondstaub sehe ich dabei als großes Problem an. Nach Aussage einiger Apollo-Astronauten soll er sehr fein und damit gut durchdringungsfähig und noch dazu chemisch aggressiv sein.

Ja, der Mondstaub ist definitiv eines der größten Probleme. Er ist extrem fein, hat ein rauhe, scharfkantige Oberfläche und haftet elektrostatisch überall an. Die scharfen Kanten sind (neben Impaktfolgen) vor allem ein Ergebnis des Auftreffens von Sonnenwind-Teilchen, die langsam, aber sehr stetig einzelne Atome absputtern.

Durch die scharfen Kanten wären die Staubteilchen auch eine Gefahr für empfindliche Oberflächen (Gummidichtungen, Glasfenster), und nicht zuletzt für die Lungen der Astronauten (falls die Teilchen ins Innere der Station gelängen)

Und deswegen (@Prix) wird man tatsächlich irgendeine Form von Reinigung haben müssen, was natürlich bei einem Mangel an Gasen (Atemluft) auf dem Mond ein Problem ist.
So gesehen, hätte man es auf dem Mars einfacher, da man schlicht gut gefilterte ''Marsluft'' zum Ausblasen der Schleusen verwenden könnte.