Колонізація Місяця — один з етапів космічної експансії людства, що включає будівництво різних комплексів та споруд на Місяці та його заселення людьми. Місяць — єдине небесне тіло, на якому побувала людина, і перше небесне тіло, зразки якого були доставлені на Землю. На Місяці можуть випробовуватися технології для колонізації інших небесних тіл.
Історія ідеї
Ідея колонізації Місяця і плани щодо створення населеної бази на ньому виникли ще задовго до космічної ери. У 1638 році єпископ Джон Вілкінс написав «Дискурс про новий світ та інші планети», у якому передбачив можливість людської колонії на Місяці, описуючи величезних птахів, які доставляють людей на Місяць. Вілкінс один із перших описав поверхню Місяця твердою.
У 1954 році Артур Кларк, письменник-фантаст США, запропонував проєкт місячної бази — спеціальні надувні модулі, вкриті місячним пилом і ґрунтом як ізоляцією. Космічний корабель, зібраний на низькій навколоземній орбіті, доставить астронавтів на Місяць, де вони перебуватимуть у створених іглу-подібних модулях з усім необхідним технологічним обладнанням. Наступними будуть такі кроки: створення великих і постійних куполів; очищувач повітря на основі водоростей; ядерний реактор для забезпечення потужності та електромагнітної гармати для запуску вантажів і палива для міжпланетних суден.
ВПС США у 1950-х роках також досліджували можливості проживання на Місяці в рамках проєкту Lunex, який вивчав, як побудувати підземну місячну базу та проживати на ній. Проєкт передбачав розгортання бази у 1967 році, що складалася б із 21 особи, а оціночні витрати сягали 7,5 млрд доларів.
У 1959 році велися дослідження над проєктом «Горизонт», що стосувався плану армії США зі створення форту на Місяці поблизу кратера Ератосфен до 1967 року з населенням у 12 осіб.
У відповідь на політ радянського космонавта Юрія Гагаріна в 1961 році, президент США Джон Кеннеді зобов'язався висадити людину на Місяць до кінця десятиліття. Програма «Аполлон» значно посилила інтерес до дослідження Місяця. Великий внесок у з'ясування природних умов на Місяці зробили автоматичні апарати: радянські серії «Луна» та американські серії «Рейнджер». Виявилося зокрема, що поверхня являє собою кам'янисту поверхню, вкриту пилом; достатньо міцну, щоб витримати вагу космічного корабля. Місії апаратів «Сервейор» зібрали фізичні дані про властивості місячного ґрунту, включаючи його хімічний склад.
Висадці людини на Місяць передували обльоти навколо супутника Землі пілотованих кораблів «Аполлон-8» (1968) та «Аполлон-10» (1969). Учасники місії «Аполлона-11», Ніл Армстронг та Базз Олдрін, висадилися в Морі Спокою 20 липня 1969 року. Подальші місії «Аполлонів» відпрацьовували технології посадки, розміщували на Місяці наукове обладнання та доставляли на Землю зразки місячних гірських порід (за винятком «Аполлона-13», що повернувся на Землю внаслідок аварії, без висадки на Місяць). У липні 1971 року, з місією «Аполлон-15», NASA розпочала першу з трьох місій, які отримали кодову назву «J» — тривале (декілька днів) перебування на Місяці з подорожами на місячному автомобілі. Остання місія на Місяць з екіпажем, «Аполлон-17», була відправлена до краю Моря Спокою і висадилася там у грудні 1972 року. Всього на Місяці побували 12 людей.
У 1994 році спільна місія NASA та Стратегічної оборонної ініціативи «Клементина» виявила на північному полюсі Місяця сліди води. Невдовзі після «Клементини», космічний апарат Lunar Prospector склав карту поверхні Місяця з орбіти під час своєї місії в 1998 та 1999 роках. Ці дані, у поєднанні з даними з «Клементини», дали вченим глобальні карти складу, що показують складну кору Місяця.
У 2007 році Джим Берк (Міжнародний космічний університет Франції) зауважив, що люди повинні бути орієнтовані на збереження культури людства в разі зникнення цивілізації через зіткнення астероїда із Землею. Був запропонований місячний ковчег. Подальше планування може бути прийняте до розгляду Робочою групою міжнародного освоєння Місяця (ILEWG).
У наступні десятиліття інтерес до вивчення Місяця майже зник, і лише кілька ентузіастів підтримували повернення програми щодо вивчення супутника. Однак докази місячної криги на полюсах, зібрані апаратами НАСА «Клементина» (1994) і Lunar Prospector (1998), відродили деяку дискусію, так само як і потенціал зростання китайської космічної програми, що передбачає власну місію на Місяць. Подальші дослідження відзначили, що там може існувати набагато менше льоду, ніж спочатку вважалося, однак у вересні 2009 року зонд «Чандраян-1» виявив, що місячний реголіт містить 0,1 % води за вагою, — це справжня революція у теоріях 40-річної давнини.
Засновник Amazon Джефф Безос представив своє бачення колонізації Місяця у 2018 році, детально описавши плани, організовані його космічною компанією Blue Origin. На 2020-2030-і декілька країн планували створити місячні бази. Росія планувала створити постійну базу на Місяці у 2025 році, США сподівалися побудувати її між 2024 і 2028 роками, а Японія оголосила про плани побудувати базу на Місяці до 2030 року. Однак кожна країна зіткнулася з низкою перешкод у досягненні своїх цілей.
Наразі міжнародна програма Artemis, очолювана США, має на меті створити державну орбітальну місячну станцію наприкінці 2020-х років, а Китай разом із Росією запропонував створити так звану Міжнародну місячну дослідницьку станцію у 2030-х роках та економічну зону Земля-Місяць до 2050 року.
Підстави колонізації Головна практична користь від колонізації Місяця полягає в отриманні там наукових даних. Відсутність атмосфери робить Місяць хорошим місцем для розміщення телескопів.
Місяць може стати випробувальним майданчиком для нових технологій, а також точкою запуску космічних місій. Слабка гравітація на Місяці дозволяє апаратам стартувати з нього, використовуючи менше енергії. Низька гравітація сприятиме створенню на Місяці новітніх матеріалів, як-от пористих спінених металів.
Місяць багатий на корисні ресурси, включаючи кремній, титан, алюміній та залізо. Місячна економіка використовуватиме ці ресурси для поповнення запасів, ремонту та заправки космічних апаратів на місячній орбіті за меншими витратами, ніж доставка з Землі. У майбутньому гелій-3, зібраний на Місяці, може слугувати паливом термоядерних реакторів на Землі.
На Місяці можна облаштувати сховище зразків земного життя, чому сприяє постійна низька температура в тіні. Таке сховище збереже зникаючі види істот від природних катастроф і геополітичних конфліктів. Воно могло б містити і надбання цивілізації на випадок глобальної катастрофи.
Можливості та проблеми
Сполучення з Землею Місії на Місяць досі реалізували лише тимчасові одномісні бази (база Спокою перша), а також деякі невеликі постійні установки, що діють без участі людини. Плани створення об'єктів на Місяці, які могли б забезпечити постійну діяльність людини та навіть довгострокове проживання на Місяці, були запропоновані та активно реалізуються космічними агентствами на національному та дедалі більшому міжнародному рівні. Проте пряма колонізація Місяця як створення територіальних ексклавів заборонена міжнародним космічним правом.
Найскладнішою частиною створення місячної колонії буде фактична подорож на Місяць. Для цього знадобляться ракети великої вантажопідйомності, та їхні регулярні запуски. Створення колонії на Місяці потребує проходження різних стадій розвитку, перш ніж можна вона стане постійним поселенням. Перші астронавти, які побували на Місяці з часів місій «Аполлонів» у 1960-х і 1970-х роках, жили б і працювали в місячному посадковому модулі, та залежали від запасів, узятих з Землі. Але зрештою, щоб місячне поселення було життєздатним, ресурси доведеться збирати або генерувати на Місяці.
Особливо важливим аспектом розвитку місячної економіки є надійне, доступне та безпечне переміщення вантажів з поверхні Місяця. Запуски за допомогою електромагнітних катапульт можуть бути значно ефективнішими, ніж звичайні запуски ракет на хімічному паливі.
Розташування колоній
Місячний день триває близько 29 земних днів, що означає два тижні денного світла, за якими йдуть два тижні темряви. Це є суттєвим викликом для сонячної енергетики на базі. Температура впродовж місячної доби коливається від 127 до -173°C.
Воду та кисень можна отримувати практично повсюдно з місячного ґрунту. Індійський апарат «Чандраян-1» у 2009 до того ж виявив водяний лід на Місяці. Того ж року місія LCROSS теж виявила велику кількість льоду. Передбачається, що є принаймні 600 млн тонн льоду на північному полюсі в пластах завтовшки декілька метрів. Місяць отримує майже постійний потік сонячного світла на своїх північному та південному полюсах, а це означає, що місячна колонія там могла б майже повністю покладатися на сонячну енергію. Можна було б навіть виробити достатньо енергії, щоб надлишок перетворити на мікрохвилі та відправити на Землю. Місячний ґрунт містить відносно високий рівень гелію-3, який використовується в термоядерному синтезі. Існує також потенціал для накопичення теплової енергії в реголіті.
Зважаючи на ці фактори, оптимальним місцем для бази є південний полюс, де крім постійного освітлення є поклади водяного льоду. Існує потенціал для використання лавових тунелів, що утворилися під час вулканічного минулого Місяця, як укриттів з доступом до замерзлого водяного льоду під поверхнею.
Інфраструктура Будівництво бази можна проводити з місцевого реголіту за технологією тривимірного друку чи сплавляючи реголіт у цеглини. Альтернативою є використання надуваних споруд, які буде простіше доставити в компактному стані на потрібне місце. Початкові етапи будівництва раціонально доручити роботам. Експеримент Технічного університету Клаусталя 2023 року довів, що місячний ґрунт можна переробляти в скляні плитки за допомогою 12-кіловатного вуглекислого лазера. Їжа, ймовірно, надходитиме з критих теплиць, де вирощують свіжі фрукти та овочі.
З розширенням місячних колоній може виникнути потреба долати великі відстані для гірничодобувних або розвідувальних місій. Місячний ґрунт та знижена гравітація на Місяці зменшують зчеплення між колісним транспортним засобом та ґрунтом. Вирішення цієї проблеми включають будівництво місячних доріг, будівництво апаратів вертикального зльоту та посадки або будівництво системи місячних канатних доріг. Будівництво доріг передбачатиме ущільнення або плавлення місячного ґрунту для створення бетону. Будівництво системи місячних канатних доріг, ймовірно, буде найефективнішим і потребуватиме невеликої інфраструктури для будівництва.
Окрему проблему представляє місячний пил. Він складається з гострих частинок (оскільки немає згладжуючого впливу ерозії), а також має електростатичний заряд. Унаслідок цього місячний пил проникає скрізь і абразивним зношуванням зменшує термін роботи механізмів. Потрапляючи в легені, він стає загрозою для здоров'я людини. Зокрема, у ньому містяться мінерали, які вкрай токсичні та можуть спровокувати у людини ракові захворюванняМісячний пил смертельно отруйний для людини.
Довготривала підтримка
Тривала присутність людини на Місяці вимагатиме вирішення низки проблем. Вплив місячної гравітації на людський організм мало досліджений. Вона складає ⅙ від земної і очікувано призводитиме, як і невагомість, до атрофії м'язів та демінералізації кісток. Вирішенням цієї проблеми можуть бути фізичні тренування або ж терапевтична електростимуляція м'язів. Також розробляються речовини-стимулятори опорно-рухового апарату, як резвератрол.