Woda na Księżycu ogranicza osadnictwo. Sam lód to za mało

Wielkie ambicje zderzają się z ograniczonym zasobem

Ambicje dotyczące Księżyca nie ograniczają się dziś do niewielkich placówek badawczych. Elon Musk mówił o budowie „samorozrastającego się miasta na Księżycu”. Jeff Bezos od lat przedstawia z kolei wizję przenoszenia ciężkiego przemysłu poza Ziemię – do przestrzeni kosmicznej, a w dalszej perspektywie także na Księżyc.

Problem nie polega jednak na tym, że na Księżycu wody nie ma. Badania wskazują, że lód wodny występuje przede wszystkim w stale zacienionych kraterach w pobliżu biegunów Księżyca. Sama obecność lodu nie oznacza jednak dostępu do niewyczerpanego źródła. Martin Elvis ze Smithsonian Astrophysical Observatory i Jonathan C. McDowell z Durham University postanowili więc sprawdzić, jak długo te zasoby mogłyby wystarczyć dużej populacji.

Miliard ton wody na Księżycu to wciąż za mało

W analizie opublikowanej we Frontiers in Space Technologies badacze przyjęli optymistyczne założenie, że w stale zacienionych rejonach polarnych Księżyca znajduje się około miliarda ton wody. To objętość mniej więcej jednego kilometra sześciennego – ilość imponująca w codziennej skali, lecz w przyjętym przez badaczy scenariuszu zbyt mała, by w dłuższej perspektywie utrzymać samowystarczalne miasto.

Sama wielkość zasobu nie przesądza o możliwości utrzymania osady. Równie ważne jest tempo zużycia wody. Mieszkańcy potrzebowaliby jej do picia i higieny, produkcji żywności, uzupełniania tlenu w habitacie oraz wytwarzania paliwa. W modelu przyjęto zużycie około 500 ton rocznie na osobę, z czego największa część przypadałaby na uprawę żywności. Gdyby wody w ogóle nie odzyskiwano, milion mieszkańców wykorzystałby jej cały zakładany zapas w około dwa lata.

Małe straty z czasem stają się wielkim problemem

W praktyce woda w bazie krążyłaby w zamkniętym obiegu. System podtrzymywania życia na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pozwala odzyskać około 98 proc. wody, co przy kilkuosobowej załodze znacząco ogranicza potrzebę dostaw z Ziemi.

W milionowym mieście nawet pozostałe 2 proc. strat szybko urastałyby jednak do problemu. Przy takiej sprawności odzysku osada licząca milion osób wyczerpałaby zapas wody po około 100 latach. Populacji 100 tys. osób wystarczyłby on na około tysiąc lat.

W przypadku tak dużej inwestycji możliwość funkcjonowania przez około stulecie wydaje się zbyt krótka wobec wizji trwałego, długoterminowego osadnictwa poza Ziemią, za którym opowiadają się niektórzy

– zauważają autorzy analizy.

Skala osady zasadniczo zmienia tempo zużywania wody. Niewielka baza badawcza mogłaby funkcjonować przez długi czas dzięki oszczędnemu gospodarowaniu wodą i jej odzyskowi. Znacznie trudniej byłoby utrzymać metropolię, która przez pokolenia ma samodzielnie produkować żywność i rozwijać przemysł – jej funkcjonowanie znacznie szybciej uszczuplałoby dostępny zapas.

Prąd można wytwarzać, lodu nie przybywa

W tym bilansie woda na Księżycu okazuje się ograniczeniem innego rodzaju niż energia. Autorzy analizy oceniają, że potrzeby populacji liczącej około miliona osób mogłyby pokryć duże instalacje fotowoltaiczne w stale nasłonecznionych rejonach polarnych albo reaktory rozszczepieniowe.

Zapewnienie energii byłoby trudnym przedsięwzięciem technicznym i logistycznym, ale można ją wytwarzać na bieżąco. Wodę trzeba natomiast wydobyć, oczyścić i utrzymać w obiegu – a jej zasób jest skończony.

Nie oznacza to, że rozległe osadnictwo na Księżycu jest z góry niemożliwe. Granicę mogłoby przesunąć odkrycie znacznie większych złóż lodu, ograniczenie zużycia – zwłaszcza w produkcji żywności – niemal bezstratny recykling lub regularne dostawy wody. Na przykład z asteroid. Przy przyjętych w analizie założeniach milionowa osada, która miałaby działać tysiąc lat, musiałaby jednak odzyskiwać ponad 99,75 proc. wody.

Woda na Księżycu odsłania główny problem kosmicznego osadnictwa

Księżycowy rachunek pokazuje problem, z którym zetkną się także przyszłe osady budowane dalej od Ziemi. W habitacie orbitalnym, na asteroidzie czy na statku przemierzającym przez dekady przestrzeń nie ma hydrosfery, która stale odnawia wodę.

Każda taka społeczność zaczynałaby z ograniczonym zapasem i musiałaby nieustannie bilansować zużycie oraz nieuniknione straty. Podobne, a być może jeszcze surowsze ograniczenia mogą dotyczyć statków pokoleniowych.

Mars jest pod tym względem innym przypadkiem: ma większe zasoby lodu, miejscami zalegające stosunkowo płytko pod powierzchnią. Przyszła baza nadal musiałaby jednak ten lód wydobywać i przetwarzać. A to dlatego, że na powierzchni planety nie ma naturalnego obiegu wody porównywalnego z ziemskim.

Nie da się więc mechanicznie przenieść księżycowych wyliczeń na wszystkie światy, na których ludzie mogliby kiedyś zamieszkać. Łączy je jednak ta sama zasada: poza Ziemią o skali osadnictwa zdecydują nie tylko udane lądowanie i liczba zbudowanych modułów. Nie mniej istotna jest także zdolność do utrzymania niemal bezstratnego obiegu wody.

Przeczytaj również: Ukryte tunele na Marsie i Księżycu. Czy powstaną tam bazy?