Desde que começamos a enviar missões tripuladas para a Lua, as pessoas sonham com o dia em que um dia poderemos colonizá-la. Imaginem, um assentamento na superfície lunar, onde todos se sentem constantemente apenas cerca de 15% mais pesados do que aqui na Terra. E no seu tempo livre, os colonos realizam todos os tipos de pesquisas legais através da superfície em veículos lunares. Tenho que admitir, parece divertido!
Mais recentemente, a idéia de prospecção e mineração na Lua foi proposta. Isso se deve em parte à exploração espacial renovada, mas também ao surgimento de empresas aeroespaciais privadas e da indústria NewSpace. Com as missões nos horários da Lua para os próximos anos e décadas, parece lógico pensar em como poderemos instalar mineração e outras indústrias lá também?
Métodos Propostos:
Várias propostas foram feitas para estabelecer operações de mineração na Lua; inicialmente por agências espaciais como a NASA, mas mais recentemente por interesses privados. Muitas das primeiras propostas ocorreram durante a década de 1950, em resposta à Corrida Espacial, que viu uma colônia lunar como um resultado lógico da exploração lunar.
Por exemplo, em 1954, Arthur C. Clarke propôs uma base lunar onde os módulos infláveis eram cobertos de poeira lunar para isolamento e as comunicações eram fornecidas por um mastro de rádio inflável. E em 1959, John S. Rinehart - diretor do Laboratório de Pesquisa em Mineração da Escola de Minas do Colorado - propôs uma base tubular que "flutuaria" pela superfície.
Desde então, a NASA, o Exército e a Força Aérea dos EUA e outras agências espaciais emitiram propostas para a criação de um assentamento lunar. Em todos os casos, esses planos continham permissões para a utilização de recursos para tornar a base o mais auto-suficiente possível. No entanto, esses planos antecederam o programa Apollo e foram amplamente abandonados após sua conclusão. Apenas nas últimas décadas foram propostas mais uma vez.
Por exemplo, durante a administração Bush (2001-2009), a NASA teve a possibilidade de criar um "posto avançado lunar". Consistente com sua Visão para Exploração Espacial (2004), o plano pedia a construção de uma base na Lua entre 2019 e 2024. Um dos aspectos principais desse plano foi o uso de técnicas ISRU para produzir oxigênio a partir do regolito circundante.
Esses planos foram cancelados pelo governo Obama e substituídos por um plano para uma missão Mars Direct (conhecida como "Jornada a Marte" da NASA). No entanto, durante um workshop em 2014, representantes da NASA se reuniram com o geneticista de Harvard George Church, Peter Diamandis da X Prize Foundation e outros especialistas para discutir opções de baixo custo para retornar à Lua.
Os documentos do workshop, publicados em uma edição especial da New Space, descreva como um assentamento pode ser construído na Lua até 2022 por apenas US $ 10 bilhões. Segundo seus documentos, uma base de baixo custo seria possível graças ao desenvolvimento do negócio de lançamentos espaciais, ao surgimento da indústria NewSpace, impressão 3D, robôs autônomos e outras tecnologias recentemente desenvolvidas.
Em dezembro de 2015, um simpósio internacional intitulado “Lua 2020-2030 - Uma nova era de exploração humana e robótica coordenada” ocorreu no Centro Europeu de Pesquisa e Tecnologia Espacial. Naquela época, o novo diretor geral da ESA (Jan Woerner) articulou o desejo da agência de criar uma base lunar internacional usando trabalhadores robóticos, técnicas de impressão 3D e utilização de recursos no local.
Em 2010, a NASA estabeleceu o Robotic Mining Competition, um concurso anual baseado em incentivos, onde estudantes universitários projetam e constroem robôs para navegar em um ambiente marciano simulado. Um dos aspectos mais importantes da competição é a criação de robôs que podem confiar na ISRU para transformar recursos locais em materiais utilizáveis. É provável que os aplicativos produzidos também sejam úteis durante futuras missões lunares.
Outras agências espaciais também têm planos para bases lunares nas próximas décadas. A agência espacial russa (Roscosmos) emitiu planos para construir uma base lunar até a década de 2020, e a Agência Espacial Nacional da China (CNSA) propôs construir essa base em um prazo semelhante, graças ao sucesso do seu programa Chang'e.
E a indústria NewSpace também vem produzindo algumas propostas interessantes ultimamente. Em 2010, um grupo de empresários do Vale do Silício se uniu para criar a Moon Express, uma empresa privada que planeja oferecer transporte robótico comercial lunar e serviços de dados, bem como o objetivo de longo prazo de minerar a Lua. Em dezembro de 2015, eles se tornaram a primeira empresa competindo pelo Lunar X Prize para construir e testar um módulo de aterrissagem robótico - o MX-1.
Em 2010, a Arkyd Astronautics (renomeada Planetary Resources em 2012) foi lançada com o objetivo de desenvolver e implantar tecnologias para a mineração de asteróides. Em 2013, a Deep Space Industries foi formada com o mesmo objetivo em mente. Embora essas empresas se concentrem predominantemente em asteróides, o apelo é o mesmo da mineração lunar - que está expandindo a base de recursos da humanidade além da Terra.
Recursos:
Com base no estudo de rochas lunares, que foram trazidas de volta pelas missões Apollo, os cientistas descobriram que a superfície lunar é rica em minerais. Sua composição geral depende se as rochas vieram de maria lunar (grandes planícies escuras basálticas formadas por erupções lunares) ou das terras altas lunares.
As rochas obtidas da maria lunar apresentaram grandes vestígios de metais, com 14,9% de alumina (Al²O³), 11,8% de óxido de cálcio (cal), 14,1% de óxido de ferro, 9,2% de óxido de ferro, 9,2% de magnésia (MgO), 3,9% de dióxido de titânio (TiO²) e 0,6% de sódio óxido (Na2O). Os obtidos nas montanhas lunares são similares em composição, com 24,0% de alumina, 15,9% de cal, 5,9% de óxido de ferro, 7,5% de magnésia e 0,6% de dióxido de titânio e óxido de sódio.
Esses mesmos estudos mostraram que as rochas lunares contêm grandes quantidades de oxigênio, predominantemente na forma de minerais oxidados. Foram realizadas experiências que mostraram como esse oxigênio pode ser extraído para fornecer aos astronautas ar respirável e pode ser usado para produzir água e até combustível para foguetes.
A Lua também possui concentrações de metais raros (REM), atraentes por duas razões. Por um lado, os REMs estão se tornando cada vez mais importantes para a economia global, pois são amplamente utilizados em dispositivos eletrônicos. Por outro lado, 90% das reservas atuais de REMs são controladas pela China; portanto, ter um acesso constante a uma fonte externa é visto por alguns como uma questão de segurança nacional.
Da mesma forma, a Lua possui quantidades significativas de água contida em seu regolito lunar e nas áreas permanentemente sombreadas nas regiões polares norte e sul. Essa água também seria valiosa como fonte de combustível de foguete, sem mencionar a água potável para os astronautas.
Além disso, as rochas lunares revelaram que o interior da Lua também pode conter fontes significativas de água. E a partir de amostras de solo lunar, calcula-se que a água adsorvida possa existir em concentrações vestigiais de 10 a 1000 partes por milhão. Inicialmente, porém, as concentrações de água nas rochas da lua foram o resultado de contaminação.
Mas desde então, várias missões não apenas encontraram amostras de água na superfície lunar, como também revelaram evidências de onde elas vieram. O primeiro foi da Índia Chandrayaan-1 missão, que enviou um impactador para a superfície lunar em 18 de novembro de 2008. Durante sua descida de 25 minutos, o Altitudinal Composition Explorer (CHACE) da sonda de impacto encontrou evidências de água na fina atmosfera da Lua.
Em março de 2010, o instrumento Mini-RF a bordo Chandrayaan-1 descobriram mais de 40 crateras permanentemente escurecidas perto do Pólo Norte da Lua, cuja hipótese é de conter até 600 milhões de toneladas métricas (661,387 milhões de toneladas dos EUA) de gelo em água.
Em novembro de 2009, a sonda espacial LCROSS da NASA fez descobertas semelhantes ao redor da região polar do sul, como um pêndulo enviado à superfície que chutou o material que mostrava conter água cristalina. Em 2012, pesquisas conduzidas pelo Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) revelaram que o gelo compõe 22% do material no chão da cratera Shakleton (localizada na região polar do sul).
Foi teorizado que toda essa água foi fornecida por uma combinação de mecanismos. Por um lado, o bombardeio regular de cometas, asteróides e meteoroides contendo água em escalas de tempo geológicas poderia ter depositado grande parte dele. Também se argumentou que está sendo produzido localmente pelos íons hidrogênio do vento solar combinados com minerais contendo oxigênio.
Mas talvez a mercadoria mais valiosa da superfície da Lua seja o hélio-3. O hélio-3 é um átomo emitido pelo Sol em grandes quantidades e é um subproduto das reações de fusão que ocorrem no interior. Embora exista pouca demanda por hélio-3 hoje, os físicos pensam que servirão como o combustível ideal para reatores de fusão.
O vento solar do Sol leva o hélio-3 para longe do Sol e para o espaço - eventualmente fora do Sistema Solar. Mas as partículas de hélio-3 podem colidir com objetos que atrapalham, como a Lua. Os cientistas não conseguiram encontrar nenhuma fonte de hélio-3 aqui na Terra, mas parece estar na Lua em grandes quantidades.
Benefícios:
Do ponto de vista comercial e científico, há várias razões pelas quais a mineração lunar seria benéfica para a humanidade. Para iniciantes, seria absolutamente essencial para qualquer plano de construção de um assentamento na Lua, pois a utilização de recursos in situ (ISRU) seria muito mais econômica do que o transporte de materiais da Terra.
Além disso, prevê-se que os esforços de exploração espacial propostos para o século 21 exigirão grandes quantidades de material. O que é extraído na Lua seria lançado no espaço a uma fração do custo do que é extraído aqui na Terra, devido à gravidade e velocidade de escape muito mais baixas da Lua.
Além disso, a Lua possui uma abundância de matérias-primas nas quais a humanidade se baseia. Muito parecido com a Terra, é composto de rochas e metais de silicato, diferenciados entre camadas geoquimicamente distintas. Eles consistem em um núcleo interno rico em ferro e um núcleo externo fluido rico em ferro, uma camada limite parcialmente fundida e um manto e crosta sólidos.
Além disso, já se reconhece há algum tempo que uma base lunar - que incluiria operações de recursos - seria um benefício para missões mais distantes no Sistema Solar. Para missões que vão para Marte nas próximas décadas, o Sistema Solar externo, ou mesmo Vênus e Mercúrio, a capacidade de ser reabastecido de um posto avançado lunar reduziria drasticamente o custo de missões individuais.
Desafios:
Naturalmente, a perspectiva de estabelecer interesses de mineração na Lua também apresenta alguns sérios desafios. Por exemplo, qualquer base na Lua precisaria ser protegida das temperaturas da superfície, que variam de muito baixas a altas - 100 K (-173,15 ° C; -279,67 ° F) a 390 K (116,85 ° C; 242,33 ° F) - no equador e em média 150 K (-123,15 ° C; -189,67 ° F) nas regiões polares.
A exposição à radiação também é um problema. Devido à atmosfera extremamente fina e à falta de um campo magnético, a superfície lunar experimenta metade da radiação que um objeto no espaço interplanetário. Isso significa que astronautas e / ou trabalhadores lunares correm um alto risco de exposição a raios cósmicos, prótons do vento solar e a radiação causada por explosões solares.
Depois, há o pó da lua, que é uma substância vítrea extremamente abrasiva, formada por bilhões de anos de impactos de micrometeoritos na superfície. Devido à ausência de intemperismo e erosão, o pó da lua não é arredondado e pode causar estragos nas máquinas, além de representar um risco à saúde. O pior de tudo é que fica com tudo o que toca e foi um grande incômodo para as equipes da Apollo!
E, embora a gravidade mais baixa seja atraente no que diz respeito aos lançamentos, não está claro quais serão os efeitos a longo prazo sobre a saúde dos seres humanos. Como pesquisas repetidas demonstraram, a exposição à gravidade zero durante períodos de um mês causa degeneração muscular e perda de densidade óssea, bem como diminuição da função dos órgãos e um sistema imunológico deprimido.
Além disso, existem os possíveis obstáculos legais que a mineração lunar pode apresentar. Isso se deve ao “Tratado de Princípios que Governam as Atividades dos Estados na Exploração e Uso do Espaço Exterior, incluindo a Lua e outros organismos celestes” - também conhecido como “O Tratado do Espaço Exterior”. De acordo com este tratado, que é supervisionado pelo Escritório de Assuntos do Espaço Exterior das Nações Unidas, nenhuma nação pode possuir terras na Lua.
E embora tenha havido muita especulação sobre uma "brecha" que não proíbe expressamente a propriedade privada, não há consenso legal sobre isso. Como tal, à medida que a prospecção lunar e a mineração se tornam mais uma possibilidade, será necessário elaborar uma estrutura legal que garanta que tudo esteja em alta.
Embora possa estar muito longe, não é razoável pensar que algum dia poderíamos estar minando a Lua. E com seus ricos suprimentos de metais (que incluem REMs) se tornando parte de nossa economia, poderíamos estar olhando para um futuro caracterizado pela pós-escassez!
Escrevemos muitos artigos sobre mineração e colonização lunar aqui na Space Magazine. Aqui estão quem foram os primeiros homens na Lua ?, Quais foram os primeiros desembarques lunares ?, Quantas pessoas já andaram na Lua ?, Você pode comprar terras na Lua? E Construindo uma base espacial, Parte 1: Por que minas A lua ou um asteróide?
Para obter mais informações, verifique este infográfico sobre Moon Mining no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
Astronomy Cast também tem alguns episódios interessantes sobre o assunto. Ouça aqui - Episódio 17: De onde veio a lua? e Episódio 113: A Lua - Parte I.
Fontes:
- NASA: Exploração do Sistema Solar - Lua da Terra
- NASA - Simulação da extração de hélio 3 da ilmenita lunar
- Wikipedia - A Lua
- Wikipedia - Colonização da Lua
