달 자원

Lunar resources
1992년 12월 7일, 갈릴레오의 영상 시스템이 달의 북쪽 지역 상공을 비행하면서 3개의 스펙트럼 필터를 통해 촬영한 일련의 53개의 이미지로 구성된 인공 색 모자이크.색상은 다른 소재를 나타냅니다.
데카르츠 분화구 근처에서 아폴로 16호 승무원이 수집한 달 모양의 비정질 암석

달은 미래에 [1][2]이용될 수 있는 상당한 천연 자원을 가지고 있다.잠재적 달 자원은 용암 동굴과 같은 지질 구조와 함께 달 거주가 가능한 휘발성 물질과 광물 같은 가공 가능한 물질을 포함할 수 있다.달에서의 자원 사용은 달 탐사 및 [3][4]그 이상의 비용과 위험을 줄일 수 있는 수단을 제공할 수 있다.

궤도와 샘플 리턴 미션에서 얻은 달 자원에 대한 통찰력은 달의 현장 자원 활용(ISRU) 가능성에 대한 이해를 크게 향상시켰지만, 그러한 지식은 ISRU 기반 [5]캠페인을 구현하기 위한 대규모 재정 자원의 약속을 완전히 정당화하기에는 아직 충분하지 않다.자원 가용성의 판단은 인간 [6][7]정착을 위한 부지의 선정을 촉진할 것이다.

개요

달 물질은 달 자체의 지속적인 탐사를 촉진하고, 지구와 달 근처의 과학적이고 경제적인 활동을 촉진하거나, 혹은 세계 경제에 [1]직접적으로 기여할 수 있는 지구 표면으로 수입될 수 있다.레골리스(달 토양)는 가장 쉽게 구할 수 있는 제품입니다.[8] 용융을 통해 방사선 및 미세 금속 보호는 물론 건설 및 포장 재료를 제공할 수 있습니다.달의 레골리스 산화물의 산소는 대사 산소와 로켓 추진제 산화제의 공급원이 될 수 있다.물 얼음은 방사선 차폐, 생명 유지 장치, 산소 및 로켓 추진제 공급 원료를 제공할 수 있습니다.영구적으로 그늘진 크레이터에서 나오는 휘발성 물질은 메탄(CH
4), 암모니아(NH
3), 이산화탄소(CO
2) 및 일산화탄소(CO)[9]를 제공할 수 있다.지역 산업용 금속 및 기타 원소는 레골리스에서 발견되는 다양한 광물로부터 얻을 수 있다.

달은 탄소와 질소가 부족하고 금속과 원자 산소가 풍부한 것으로 알려져 있지만 분포와 농도는 아직 알려지지 않았다.추가적인 달 탐사는 경제적으로 유용한 물질들의 추가적인 농도를 밝힐 것이며, 이러한 물질들이 경제적으로 이용 가능한지 여부는 그것들에 가해지는 가치와 그것들의 [10]추출을 지원하기 위해 이용 가능한 에너지와 기반시설에 달려있다.ISRU(Insite Resource Utilization)가 달에 성공적으로 적용되려면 착륙지 선정과 적절한 지표면 운영 및 기술 파악이 필수적이다.

몇몇 우주 기관에 의한 달 궤도에서의 정찰은 계속되고 있으며, 착륙선과 탐사선들은 자원과 집중력을 제 자리에서 정찰하고 있다.

자원.

달 표면 화학 조성물[11]
컴파운드 공식 구성.
마리아야. 고지
실리카 SiO2 45.4% 45.5%
알루미나 알로23 14.9% 24.0%
라임 카오 11.8% 15.9%
산화철(II) FeO 14.1% 5.9%
마그네시아 MgO 9.2% 7.5%
이산화티타늄 TiO2 3.9% 0.6%
산화 나트륨 Na2O 0.6% 0.6%
99.9% 100.0%

태양 에너지, 산소, 금속은 달에 [12]풍부한 자원이다.달 표면에 존재하는 것으로 알려진 원소로는 수소(H),[1][13] 산소(O), 실리콘(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 등이 있다.산소, 철, 실리콘이 더 풍부하다.레골리스의 원자 산소 함량은 [14][15]무게로 45%로 추정된다.

아폴로 17호의 달 대기 구성 실험의 연구는 달의 대기에 미량의 수소(H2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 그리고 암모니아(NH3), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4)이 포함되어 있다는 것을 보여준다.달 대기의 존재를 설명할 수 있는 몇 가지 과정이 있다: 고에너지 광자나 태양풍은 달 표면의 물질과 반응하고, 달 레골리스의 증발, 혜성과 유성체의 물질 퇴적물, 그리고 달 내부의 가스 방출이다.하지만, 이러한 가스들의 농도가 낮다는 것은 달의 대기가 매우 [16]얇다는 것을 의미한다.달 대기의 총 질량은 약 25,000kg (55,000파운드)이며 표면 압력은 3×10bar−15 (2×10−12 torr)[17]이다.

태양광 발전

달에서 일광은 약 2주간 지속되며, 그 후 약 2주간 밤이 지속되며, 두 달 극은 거의 끊임없이 [18][19][20]빛을 발한다.달의 남극은 분화구 가장자리가 거의 일정한 태양빛에 노출되어 있는 지역을 특징으로 하지만 분화구 내부는 영구적으로 햇빛으로부터 그늘져 있고 내부에 [21]상당한 양의 물 얼음을 보유하고 있습니다.달 남극 근처에 달 자원 처리 시설을 배치함으로써, 태양 발전 전력은 수빙원 [19][20]근처에서 거의 지속적으로 작동할 수 있게 할 것이다.

태양전지는 레골리스를 가열하고 레골리스를 직접 태양전지 구조에 적합한 반도체 재료를 증발시키며 금속 접점과 상호접속을 퇴적시켜 완전한 태양전지를 완성할 수 있는 기능을 갖춘 중형(약 200kg) 탐사선에 의해 달 토양에서 직접 제작될 수 있다.지상에 [22]직접 배열합니다.그러나 이 과정은 [23]레골리스에서 필요한 물질을 정제하기 위해 지구로부터 불화칼륨을 수입해야 한다.

원자력

킬로파워 핵분열 시스템은 안정적인 발전을 위해 개발되고 있으며, 이는 달, 화성 및 [24][25]그 밖의 목적지에 장기간 승무원 기지를 건설할 수 있다.이 시스템은 태양빛으로 인한 발전이 [25][26]간헐적인 달과 화성의 위치에 이상적입니다.우라늄과 토륨은 둘 다 달에 존재하지만, 핵연료의 높은 에너지 밀도 때문에, 적절한 연료를 제 자리에서 생산하는 것보다 지구에서 수입하는 것이 더 경제적일 수 있다.

방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)는 유도 핵분열 대신 방사성 동위원소의 자연 붕괴를 사용하는 또 다른 형태의 원자력이다.그것들은 수 십 년 동안 달에서 등 우주에서 사용되어 왔습니다.통상적인 과정은 지구로부터 적절한 물질을 조달하는 것이지만, 플루토늄-238 또는 스트론튬-90은 사용후 핵연료와 같은 원료가 존재하는 경우(처리를 위해 지구에서 공급되거나 국부 핵분열 원자로에 의해 생산됨)에도 마찬가지로 달에서 생산될 수 있다.이러한 RTG는 달과 달 이외의 애플리케이션 모두에 대해 이용 가능한 햇빛에 의존하지 않는 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다.RTG에는 유해 독성 및 방사성 물질이 포함되어 있어 사고 발생 시 해당 물질의 의도하지 않은 배포가 우려된다.따라서 일반 대중들의 항의는 방사선 위험의 과대평가 때문에 (대체 전원을 권장하는 대신) RTG의 단계적 폐지에 초점을 맞추는 경우가 많다.

보다 이론적인 달 자원은 핵융합을 위한 잠재적 "연료"이다.헬륨-3은 달의 레골리스에 지구보다 풍부하기 때문에 언론의 주목을 받고 있다.그러나 지금까지 핵융합은 순사용가능에너지를 방출하는 통제된 방식으로 인간에 의해 사용되지 않았다(퓨저와 같은 장치는 순에너지 소비자인 반면 수소폭탄은 통제된 핵융합 반응이 아니다.더욱이, 헬륨-3은 핵융합 경로 중 하나에 필요한 반면, 다른 것들은 삼중수소, 리튬 또는 중수소와 같이 지구에서 더 쉽게 구할 수 있는 핵종에 의존한다.

산소

레골리스의 원소 산소 함량은 [15][14]무게로 45%로 추정된다.산소는 철분이 풍부한 달의 광물과 유리잔에서 산화철로 종종 발견됩니다.이러한 달의 광물과 유리는 일메나이트, 올리빈, 화력, 임팩트 글라스, 화산 [27]유리를 포함한다.달에는 O, O, [28]O의 형태로 다양한 산소 동위원소가 존재한다.달이 지구에 [29]더 가까웠기 때문에 달의 산소 공급이 제한적인 것은 지구의 대기에서 비롯된 것일 수 있다.

달 레골리스에서 산소를 추출하기 위한 적어도 20가지 가능한 과정이 [30][31]설명되었으며, 모두 높은 에너지 입력이 필요합니다. 즉, 1,000톤의 [1]산소를 생산하기 위해 2-4 메가와트 년의 에너지(6-1213×10 J)입니다.금속 산화물로부터 산소를 추출하면 유용한 금속이 생성되지만, 물을 공급 원료로 사용하는 것은 그렇지 않습니다.[1]달 토양에서 산소를 생산하는 한 가지 가능한 방법은 두 가지 단계를 필요로 한다.첫 번째 단계는 수소 가스(H2)와 함께 산화철을 환원하여 원소 철(Fe)과 물(HO2)[27]을 형성하는 것입니다.그런 다음 물을 전해하여 낮은 온도에서 액화하여 저장할 수 있는 산소를 생성할 수 있습니다.방출되는 산소의 양은 달 광물과 유리에 함유된 산화철의 풍부함에 따라 달라집니다.달 토양에서 산소가 생성되는 것은 비교적 빠른 과정으로, 몇 십 분 안에 일어납니다.반면 달 유리에서 산소를 추출하는 데는 몇 [27]시간이 걸린다.

물.

주요 기사:달물
달 남극을 비행하는 LCROSS 궤도선의 이미지는 영구적인 그림자 영역을 보여준다.
사진은 인도 찬드라얀 1호 궤도선에 탑재된 NASA의 Moon Mineralogy Mapper(M3) 분광기로 본 달의 남극(왼쪽)과 북극(오른쪽) 표면 얼음 분포를 보여준다.

여러 궤도에서 누적된 증거에 따르면, 달 극지방의 표면에는 대부분 남극 지역에 [32][33]물얼음이 존재한다고 한다.그러나 이러한 데이터 집합의 결과가 항상 [34][35]상관관계가 있는 것은 아닙니다.영구 그늘진 달 표면의 누적 면적이 북반구 13,361km2, 남반구 17,698km로2 파악돼 총 면적이2 [1]31,059km에 이른다.이러한 영구 그림자 영역에 물 얼음과 기타 휘발물이 어느 정도 포함되어 있는지는 현재 알려져 있지 않으므로, 달의 얼음 퇴적물, 분포, 농도, 양, 처분, 깊이, 지질학적 특성 및 추출 및 프로세스에 필요한 기타 특성에 대한 더 많은 데이터가 필요합니다.시스템에 [35][36]접속합니다.LCROSS 궤도선이 Cabeus 분화구에 의도적으로 미치는 영향을 모니터링하여 결과 파편 기둥을 분석하였고, 물 얼음은 작은 형태(<10cm), 레골리스 전체에 분산된 이산 얼음 조각 또는 얼음 [37]알갱이의 얇은 코팅 형태여야 한다는 결론을 내렸다.이는 단정적 레이더 관측과 함께 달 극지 크레이터의 영구 그림자 영역에 존재하는 수빙이 두껍고 순수한 얼음 [37]퇴적물의 형태로 존재할 가능성이 낮다는 것을 시사한다.

물은 물을 머금은 혜성, 소행성, 유성체의[38] 정기적인 폭격에 의해 지질학적 시차를 두고 달에 전달되었을 수도 있고 산소를 머금은 [1][39]광물에 영향을 미치는 태양풍의 수소 이온(원자)에 의해 지속적으로 생성되었을 수도 있다.

달의 남극은 분화구 가장자리가 거의 일정한 태양빛에 노출되어 있는 지역을 특징으로 하며, 분화구 내부는 햇빛으로부터 영구적으로 그늘져 있어, 자연 포획과 미래에 채굴될 수 있는 물 얼음을 채취할 수 있다.

물 분자(HO
2)는 수소와 산소라는 원소로 분해되어 분자 수소(H
2)와 분자 산소(O
2)를 형성하여 로켓 이중 추진제로 사용하거나 야금 및 화학 생산 [3]공정용 화합물을 생산할 수 있다.산업, 정부 및 학계 전문가 공동 패널에 의해 추정된 추진제 생산량만 해도 달에서 유래한 추진제 450톤이 연간 [26]2,450톤으로 연간 24억 달러의 수익을 창출하는 것으로 나타났습니다.

수소

달의 극에 면한 달 표면의 경사면에서는 수소의 농도가 더 높습니다.극을 향한 경사면이 수소의 기화를 일으킬 햇빛에 덜 노출되기 때문이다.또한, 달의 극에 가까운 경사면에서는 약 45ppmw의 높은 수소 농도가 나타난다.달에서 수소의 존재를 설명하는 다양한 이론들이 있다.수소를 포함한 물은 혜성과 소행성에 의해 달에 퇴적되었을 수 있다.또한, 태양풍은 달 표면에서 화합물과 상호작용하여 수소와 [40]물과 같은 수소를 함유하는 화합물의 형성을 이끌었을 수 있다.태양풍은 레골리스에 양성자를 주입하여 양성자화된 원자를 형성하는데, 이것은 수소(H)의 화학 화합물이다.비록 결합된 수소가 풍부하지만, 얼마나 많은 수소가 지표면으로 퍼지거나, 우주로 탈출하거나, 차가운 [41]함정으로 퍼지는지에 대한 의문은 남아 있다.수소는 추진제 생산을 위해 필요할 것이고, 그것은 다양한 산업 용도를 가지고 있다.예를 들어 일메나이트의 [42][43][44]수소 환원에 의한 산소 생산에 수소를 사용할 수 있다.

금속

철

일반적인[45] 달 광물
광물 요소들 달의 바위 모양
사장석 장석 칼슘(Ca)
알루미늄(Al)
실리콘(Si)
산소(O)		 흰색에서 투명한 회색. 보통 가늘고 긴 알갱이처럼.
피록센 철(Fe),
마그네슘(Mg)
칼슘(Ca)
실리콘(Si)
산소(O)		 황갈색에서 검은색까지; 그 알갱이들은 마리아에서 더 길게 보이고 고지대에서 더 정사각형으로 보인다.
올리빈 철(Fe)
마그네슘(Mg)
실리콘(Si)
산소(O)		 녹색을 띤 색. 일반적으로 둥근 모양으로 나타납니다.
일메나이트 철(Fe),
티타늄(Ti)
산소(O)		 검고 길쭉한 정사각형 결정.

철(Fe)은 모든 암말 현무암(중량당 약 14-17%)에 풍부하지만 대부분 규산염 광물(즉, 피록센과 올리빈)과 [1][46]저지대의 산화물 광물 일메나이트에 갇혀 있다.추출에는 상당한 에너지가 필요하지만, 일부 눈에 띄는 달의 자기 이상은 Fe가 풍부한 운석 파편에서 살아남았기 때문인 것으로 의심된다.현장에서의 추가 탐사만이 이 해석이 정확한지, 그리고 그러한 운석 파편이 얼마나 이용 [1]가능한지를 결정할 것이다.산화철(FeO23)로 이루어진 광물인 헤마이트가 달에서 발견되었다.이 미네랄은 철분, 산소, 액체 물 사이의 반응의 산물이다.지구 대기의 산소는 지구에 [29]면한 달의 측면에 더 많은 헤마타이트가 있다는 것에서 알 수 있듯이 이러한 반응을 일으킬 수 있다.

또, 니켈, 코발트등의 천연 합금을 가지는 레골리스(중량 0.5%)에도 유리 철이 존재해,[46] 연마 후의 간단한 자석으로 간단하게 추출할 수 있다.이 철가루는 적층 제조, 3D 프린팅, 선택적 레이저 소결(SLS), 선택적 레이저 용해(SLM), 전자선 용해(EBM) 등 분말 야금 기술을 이용해 부품을 [46]만들 수 있다.

티타늄

티타늄(Ti)은 철, 알루미늄, 바나듐 및 몰리브덴 등과 합금하여 항공우주용 강력하고 가벼운 합금을 생산할 수 있습니다.그것은 중량 [1]5~8%의 범위에서 거의 전적으로 미네랄 일메나이트3(FeTiO)에 존재한다.일메나이트 광물은 또한 태양풍으로부터 수소를 가두어 일메나이트를 가공하면 달에서 귀중한 원소인 수소를 생산하게 된다.[46]북서쪽의 거대한 홍수 현무암(Mare Trancillitatis)은 [35]달에서 가장 높은 티타늄 함량을 가지고 있으며,[47] 지구상의 암석보다 10배나 많은 티타늄을 함유하고 있다.

알루미늄

알루미늄(Al)은 주석석 장석 광물 [1]계열의 칼슘 엔드 멤버인 아노르타이트(CaAlSiO
2
2
8)[46]라고 불리는 광물에 함유된 중량 10-18%의 농도로 발견됩니다.알루미늄은 좋은 전기 전도체이고, 무화 알루미늄 분말은 또한 [46]산소와 함께 연소할 때 좋은 고체 로켓 연료가 됩니다.알루미늄을 추출하려면 사장석(CaAlSiO228)[1]을 분해해야 합니다.

실리콘

정제 실리콘 조각 사진

실리콘(Si)은 모든 달 물질에 풍부한 메탈로이드로, 무게 기준 약 20%의 농도를 가지고 있습니다.태양광을 전기로 변환하기 위한 태양 전지판 어레이와 유리, 섬유 유리 및 다양한 유용한 도자기를 생산하는 것은 매우 중요합니다.특히 달 [1]환경에서 반도체로 사용하기 위해 매우 높은 순도를 달성하는 것은 어려울 것입니다.

칼슘

이탈리아 베수비오산 현무암(크기: 6.9×4.1×3.8cm)의 아노르타이트 결정

칼슘(Ca)은 달 고지대에서 네 번째로 풍부한 원소이며, 비정석 광물(포름 CaAlSiO
2
2
8)[46][48]에 존재한다.산화칼슘과 규산칼슘은 세라믹에 유용할 뿐만 아니라 순수한 칼슘 금속은 유연하고 산소가 [46]없을 때 뛰어난 전기 전도체입니다.아노르사이트는 지구상에서는[49] 드물지만 [46]달에는 풍부하다.

칼슘은 실리콘 기반의 태양 전지를 만드는데 사용될 수 있으며, 달 실리콘, 철, 산화티타늄, 칼슘, [50]그리고 알루미늄을 필요로 한다.

마그네슘

마그네슘(Mg)은 마그마와 달광물인 피록센과 [51]올리빈에 존재하기 때문에 마그네슘은 달 지각 [52]하부에 더 많은 것으로 추정된다.마그네슘은 항공우주, 자동차 및 전자제품의 합금으로 여러 용도로 사용됩니다.

희토류 원소

희토류 원소는 전기 또는 하이브리드 자동차, 풍력 터빈, 전자 장치 및 청정에너지 [53][54]기술로부터 모든 것을 생산하는데 사용된다.그들의 이름에도 불구하고, 프로메튬을 제외하고 희토류 원소는 지구 지각에 비교적 풍부합니다.하지만, 지구 화학적 특성 때문에, 희토류 원소들은 전형적으로 분산되어 있고 희토류 광물에 집중되어 있는 것을 종종 발견하지 못한다. 그 결과, 경제적으로 이용 가능한 광상들은 덜 [55]흔하다.주요 매장량은 중국, 캘리포니아, 인도, 브라질, 호주, 남아프리카, 말레이시아에 [56]존재하지만 중국은 세계 희토류 [57]생산량의 95% 이상을 차지하고 있다(참조: 중국의 희토류 산업).

비록 현재 증거가 희토류 원소가 [58]지구보다 달에서 덜 풍부하다는 것을 시사하지만, NASA는 희토류 광물이 산업적으로 중요한 광학적, 전기적, 자기적, 촉매적 [1]성질을 다양하게 보이기 때문에 희토류 광물의 채굴을 실행 가능한 달 자원으로[59] 보고 있다.KREEP는 칼륨(K는 원소 기호)과 인이 풍부한 달 표면의 일부입니다.

헬륨-3

주요 기사:헬륨-3 † 외계 채굴

한 추정치에 따르면, 태양풍은 달 [60]표면에 100만 3톤 이상의 헬륨-3를 축적했다.달 표면의 물질들은 햇빛이 [1][61][62]비치는 지역에서 1.4에서 15ppb로 추정되는 농도로 헬륨-3를 함유하고 있으며, 영구 그늘진 [63]지역에서는 50ppb의 농도를 포함할 수 있다.비교를 위해, 지구 대기의 헬륨-3는 7.2ppt의 속도로 발생한다.

1986년 이후[64] 많은 사람들이 달의 레골리스를 이용하여 핵융합을 [59]위해 헬륨-3를 사용하자고 제안해 왔다.2020년 현재 기능하고 있는 실험용 핵융합로는 수십 년 동안[65][66] 존재했지만,[67][68] 아직 상업적으로 전기를 공급한 원자로는 없다.헬륨-3의 농도가 낮기 때문에 어떤 채굴 장비라도 엄청난 양의 레골리스를 처리해야 합니다.1그램([69]0.035oz)의 헬륨3을 얻으려면 150톤 이상의 레골리스를 처리해야 합니다.중국은 달 탐사를 위한 중국의 달 탐사 프로그램을 시작했고,[70] 특히 지구의 에너지원으로 사용할 동위원소 헬륨-3를 찾는 등 달 채굴 가능성을 조사하고 있다.모든 저자가 헬륨-3의 외계 추출이 [67]가능하다고 생각하는 것은 아니며, 달에서 헬륨-3를 추출할 수 있었다고 해도 핵융합로 설계에서 [67][68]그 목적을 깨고 입력된 전력보다 더 많은 핵융합 출력을 낸 것은 없다.또 다른 단점은 한번 [10]채굴하면 고갈될 수 있는 자원이 한정되어 있다는 것입니다.

탄소 및 질소

달강 생산에 탄소(C)가 필요하지만, 태양풍과 미세 운석 [72]충돌로 인해 달의 레골리스에 미량(82ppm[71])이 존재한다.극도로 낮은 온도 때문에, 달의 극지방의 영구적인 그늘에는 고체 [73]이산화탄소를 포함할 수 있는 콜드 트랩이 있다.탄소의 존재는 대부분 벌크 레골리스에 심어진 태양풍 탄소 때문이다.탄소는 달 극지방의 탄소 함유 얼음에 무게 대비 20%의 높은 농도로 존재한다.그러나 대부분의 탄소함유 얼음은 탄소농도가 0~3%이다.존재할 수 있는 탄소 함유 화합물로는 일산화탄소(CO), 에틸렌(CH24), 이산화탄소(CO2), 메탄올(CHOH3), 메탄(CH4), 황화카르보닐(OCS), 시안화수소(HCN) 및 톨루엔(CH78)이 있다.이 화합물들은 달에서 가져온 토양 샘플에서 대략 5000ppm의 원소 탄소를 형성합니다.이 극지방에는 메탈록스 [74]우주선의 추진제 공급원으로 사용될 수 있는 C, H, O가 포함되어 있습니다.

질소(N)는 지구로 가져온 토양 샘플에서 측정되었으며, 미량 5ppm [75]이하로 존재한다.그것은 동위원소 N, N,[75][76] N으로 발견되었다.달의 레골리스에서 발견되는 질소의 87%는 태양에서 온 것이 아니라 태양에서 온 것이거나 다른 행성에서 온 것일 수 있다.혜성과 운석은 비태양원으로부터 [77]질소의 10퍼센트 미만을 차지한다.폐쇄된 생물권 내에서 농업 활동을 위해서는 탄소와 고정 질소가 필요하다.

건축용 레골리스

상세 정보:루나크리트

달 경제를 개발하려면 달 표면에 상당한 양의 인프라가 필요하며, 개발하려면 ISRU(Insit Resource Utilization) 기술에 크게 의존해야 합니다.주요 요건 중 하나는 서식처, 보관함, 착륙대, 도로 및 기타 [78][79]인프라를 건설하기 위한 건설 자재를 제공하는 것이다.레골리스라고도 불리는 가공되지 않은 달 토양은 소결, 열간 프레스, 액화, 주조 현무암 [20][82]방법 및 3D [78]프린팅과 같은 기술을 통해 사용 가능한 구조 [80][81]구성요소로 변할 수 있습니다.유리와 유리섬유는 달에서 쉽게 가공할 수 있으며, 현무암 유리섬유의 70%와 PETG [78]혼합물 30% 등 유리섬유를 사용하면 레골리스 재료의 강도를 획기적으로 높일 수 있는 것으로 나타났다.지구에서 MLS-1과 MLS-2를 [84]포함한 일부 달의 레골리스 시뮬란트를 [83]사용하여 성공적으로 테스트가 수행되었습니다.

달 토양은 어떤 기계적인 움직이는 부품에도 문제를 일으키지만,[85][86][87] 지름 50미터의 망원경 거울을 만들 때 탄소 나노튜브와 에폭시스와 섞일 수 있다.극지 근처의 몇몇 크레이터는 적외선 [88]망원경에 적합한 환경인 어둡고 춥습니다.

일부에서는 지구에서 가져온 모듈을 이용해 표면에 달 기지를 건설하고 달 흙으로 덮는 것을 제안한다.달의 토양은 실리카와 철분이 함유된 화합물의 혼합물로 구성되어 있는데, 이 화합물은 극초단파 [89][90]방사선을 이용하여 유리 같은 고체로 융합될 수 있다.

유럽우주국은 2013년 독립 건축 회사와 협력하여 달 기지로 [91][92][93]사용할 수 있도록 달 레골리스로 건설할 수 있는 3D 프린팅 구조물을 시험했다. 3D 프린팅된 달 토양은 "방사선과 온도 단열"을 제공할 것이다.내부에는 같은 돔 모양의 경량 가압 팽창기가 인류 최초의 달 [93]정착민에게는 생활환경이 될 것입니다."

2014년 초, NASA는 Contour Crafting 3D 프린팅 기술을 더욱 개발하기 위해 남부 캘리포니아 대학의 소규모 연구에 자금을 지원했습니다.이 기술의 잠재적인 적용에는 [94]지구로부터의 수송을 필요로 하는 물질의 10%만을 가지고 최대 90%의 달 물질로 구성될 수 있는 물질의 달 구조물을 건설하는 것이 포함된다.NASA는 또한 저전력(1500와트) 마이크로파 방사선을 이용한 달 먼지의 소결과 관련된 다른 기술을 연구하고 있다.달 물질은 나노 입자 분진을 세라믹과 같은 고체 블록으로 융합하기 위해 녹는점보다 약간 낮은 1,200 ~ 1,500 °C(2,190 ~ 2,730 °F)로 가열하여 결합되어 지구에서 [95]바인더 재료를 운반할 필요가 없습니다.

채굴

달 자원을 어떻게 이용할 것인가에 대한 몇 가지 모델과 제안들이 있지만,[96] 그들 중 지속가능성을 고려하는 것은 거의 없다.지속가능성을 달성하고 미래 세대가 무분별한 [96][97][98]관행으로 메마른 달 황무지에 직면하지 않도록 하기 위해서는 장기적인 계획이 필요하다.달 환경 지속가능성은 독성 물질을 사용하지 않거나 생성하지 않는 프로세스를 채택해야 하며, 재활용 [96][79]루프를 통해 낭비를 최소화해야 합니다.

스카우트

주요 기사:달 탐사 및 달 탐사 임무 목록

클레멘타인, 달 정찰 궤도선, 달 분화구 관측 및 감지 위성(LCROSS), 아르테미스 궤도선, 셀레네, 달 프로스펙터, 찬드라얀, 그리고 창에를 포함한 많은 궤도선들이 달 표면 구성을 지도화했고, 소련의 달 프로그램과 아폴로 지구 샘플로 가져왔습니다.광범위한 분석2019년 현재, 승무원 기지를 지원하기 위해 달 자원을 탐사하는 새로운 "달 경주"가 진행 중이다.

중국 관영매체 신화통신에 [101]따르면 중국은 2030년대로 예상되는 점진적인 기술개발과 선원기지 자원 발굴을 위한 단계적 접근으로 중국 달 탐사 프로그램을 [99][100]주도했다.인도의 찬드라얀 프로그램은 달의 물 순환을 먼저 이해하고, 궤도 및 위치에서 광물 위치와 농도를 매핑하는 데 초점을 맞추고 있다.러시아의 Luna-Glob 프로그램은 탐사 및 과학 탐사를 위한 일련의 착륙선, 탐사선 및 궤도선을 계획 및 개발하고 있으며, 최종적으로 2030년대에 [102][103]자체 유인 달 기지를 건설하고 운영하기 위해 현장 자원 활용(ISRU) 방법을 채택할 예정이다.

미국은 수십 년 동안 달을 연구해 왔지만 2019년부터 달 탐사 프로그램을 지원하기 위해 상용 달 탑재 서비스를 실시하기 시작했다.달 탐사 기지의 장기화를 촉진하기 위한 달 자원 정찰과 개발, 그리고 얻은 교훈에 따라 화성 [104]탐사 임무로 이동하는 것이 목적이다.NASA의 달 자원 탐사선은 달의 극지방에서 자원을 탐사하기 위해 계획되었고,[105][106] 2022년에 발사될 예정이었다.미션 컨셉은 아직 제작 전 단계이며,[107][105][106] 2018년 4월에 취소되었을 때 프로토타입 로버가 테스트되고 있었습니다.그것의 과학 기구들은 나사의 새로운 상용 달 착륙 서비스(CLPS) 프로그램에 의해 계약된 몇 개의 상용 착륙선 임무에 대신 비행될 것이다. 이 프로그램은 여러 개의 탑재물을 여러 개의 상용 로봇 착륙선과 탐사선에 착륙시킴으로써 다양한 달 ISRU 과정을 테스트하는 데 초점을 맞추고 있다.첫 번째 페이로드 계약은 2019년 [108][109]2월 21일에 이루어졌으며 별도의 임무로 비행할 것이다.CLPS는 나사의 아르테미스 프로그램을 알리고 지원할 것이며, 장기 [104]체류를 위한 유인 달 전초기지로 이어질 것이다.

유럽의 한 비영리 단체가 "달의 경주" 대신 모든 우주 기관과 국가 간의 세계적인 시너지 협력을 요청했습니다; 이 협력적인 개념은 달 [110]마을이라고 불립니다.문빌리지는 국제공조와 우주 상업화가 모두 [111][112][113]잘 될 수 있는 비전을 만들고자 한다.

섀클턴 에너지 회사,[114] 딥 스페이스 인더스트리, 플래닛로이드 광산, 골든 스파이크 회사, 플래닛 리소스, 아스트로보틱 테크놀로지, 그리고 문 익스프레스와 같은 몇몇 초기 민간 회사들은 [1][115]달에 대한 민간 상업적인 스카우트와 채굴 사업을 계획하고 있다.

추출 방법

광범위한 달마리아는 현무암 용암류로 구성되어 있다.그들의 광물학은 5가지 광물의 조합에 의해 지배된다: 아노르타이트(CaAlSiO228), 오르토피록센(Othopyroxene).([116]Mg,Fe)SiO3, 크리니피록센(Ca(Fe,Mg)SiO26), 올리빈(Mg,Fe)2SiO4 및 일메나이트(FeTiO3)[1][49]는 모두 달에 풍부하다.제련소에서 현무암 용암을 처리하여 순수한 칼슘, 알루미늄, 산소, 철, 티타늄, 마그네슘, [117]실리카 유리로 분해할 수 있다는 주장이 제기되었습니다.달 표면 아노르타이트는 섬유유리와 다른 세라믹 [117][46]제품을 만드는데도 사용될 수 있다.또 다른 제안은 [118]달 암석으로부터 원료를 분리하기 위해 지구에서 가져온 불소를 불화칼륨으로 사용하는 것을 구상하고 있다.

채굴의 법적 상태

주요 기사: 우주법, 우주 조약, 달 조약

달 착륙선이 달에 소련의 페넌트를 뿌리고 미국 국기가 아폴로호가 착륙 지점에 상징적으로 꽂았지만 달 [119]표면의 어떤 부분도 소유한다고 주장하는 나라는 없고 광구 자원에 대한 국제적 법적 지위도 불분명하고 [120][121]논란이 되고 있다.

어떤 한 국가, 군비 통제, 탐험의 자유, 손상 우주 물체라는 것, 안전과 우주선과 우주 비행사들의 구조, 유해한 간섭의 우주 활동과 환경과의 예방책,으로 인한 책임에 의해 국제 우주 법의 5개 조약과 agreements[122]커버"우주non-appropriation.노티우주활동의 위조와 등록, 과학적 조사와 우주에서의 천연자원 개발, [123]분쟁 해결.

러시아, 중국, 미국은 가장 널리 채택된 1967년 우주조약(OST)[124]에 104개국이 [125]가입해 있다.OST 조약은 달과 소행성 [126]채굴과 같은 새로운 우주 활동에 대한 부정확한 지침을 제공하고 있으며, 따라서 자원의 추출이 금지적인 전용 언어에 해당하는지 아니면 그 사용이 상업적 사용과 착취를 포함하는지에 대해서는 여전히 논란이 되고 있다.천연자원 개발의 적용 가능성은 여전히 논쟁 중이지만, 주요 전문가들은 2015년 국제우주법(ISSL)이 발표한 '우주조약에서 자원 채취를 명확하게 금지하고 있지 않기 때문에 sp를 사용하는 것이 적절하다고 결론지을 수 있다'는 입장에 대체로 동의한다.ace 리소스가 허용됩니다."[127]

1979년 달 조약은 질서 있는 자원 [128][129]개발을 위한 세부 규칙과 절차의 체제를 개발하기 위해 제안된 법률의 틀이다.이 조약은, 「국제 정권에 의한 통치」를 실시하면 자원의 착취를 규제한다(제11조 5항).[130]하지만, 합의가 없고, 상업 채굴에 관한 정확한 룰이 [131]확립되어 있지 않다.달 조약은 극소수의 국가들에 의해 비준되었고, [132][133]따라서 국제법에서 관련성이 거의 또는 전혀 없다고 제안했다.허용 가능한 세부 악용 규칙을 정의하려는 마지막 시도는 S 이후 2018년 6월에 종료되었습니다.NASA 총고문이자 달조약 미국측 수석대표인 닐 호센볼은 달조약의 채굴규칙 협상을 [134]달자원 개발 가능성이 확립될 때까지 연기하기로 결정했다.

미국의 민간기업들은 보다 명확한 규제지침을 모색하기 위해 [135]2015년 미국 상업용 우주발사 경쟁력법을 도입하여 2015년 미국 정부를 자극하고 우주 채굴을 합법화하였다.현재 룩셈부르크, 일본, 중국, 인도,[126][136][137][138] 러시아 등 다른 국가에서도 외계 자원 사용을 합법화하는 유사한 법률들이 복제되고 있다.이것은 [136][133]이윤을 위한 채굴권에 대한 국제적인 법적 논란을 불러일으켰다.한 법률 전문가는 2011년에 국제적인 문제들이 "아마 우주 [133]탐험의 정상적인 과정 중에 해결될 것"이라고 말했다.도널드 트럼프 미국 대통령은 2020년 4월 달 [139]채굴 지원을 위한 행정명령에 서명했다.

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    • 1972년 우주물체에 의한 손해에 관한 국제책임협약('책임협약')
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