¿Cuál sería la mejor receta para una atmósfera respirable en una base en la Luna?

Estaba leyendo Por qué la atmósfera de la ISS contiene nitrógeno y me preguntaba si algunas de las explicaciones allí también se aplicarían a una base en la Luna. Hay consideraciones sobre la Luna que no se aplican (tanto) a la ISS.

Una atmósfera de menor presión es más fácil de contener. No requiere que se envíen tantas cosas desde la Tierra, especialmente nitrógeno, que no está disponible allí, mientras que en algún momento se puede obtener oxígeno del suelo lunar una vez que exista la infraestructura. Cuanto más grande se vuelve una base, más se convierte en un factor. Además, cuanto más grande se vuelve, más fácil es instalar las esclusas de aire adecuadas para que las personas que llegan y salen puedan hacer la transición entre la atmósfera de los barcos y la de la base.

¿No hay margen de maniobra donde la fracción de oxígeno puede aumentar, la fracción de nitrógeno puede reducirse y la presión puede ser una fracción sustancial del nivel del mar de la Tierra para que las transiciones entre la base y los barcos no sean difíciles? ¿Se puede decir cuál sería probablemente la mejor combinación?

La atmósfera Full 1 es muy agradable para instalaciones subterráneas. 1 atmósfera puede soportar unos 10 metros o 30 pies de espesor de regolito lunar solo con la presión del aire. Agregue soporte y un poco de material de techo sellado duro y obtendrá quizás 12 o 15 metros de protección en áreas muy grandes (aumente los estadios abovedados en un factor de 6 y luego conecte un montón de ellos para tener una idea) y casi gratis en términos de Soporte estructural. Los niveles de oxígeno más altos de lo normal permiten que los incendios se vuelvan ridículos. Él y Ar están bien para agregar si puede obtenerlo fácilmente. El nitrógeno será parte de cualquier agricultura.
@C.TowneSpringer, su comentario destaca cuánto se trata de una pregunta "depende". Es un buen argumento si la base es subterránea, pero tal vez esa no resulte ser la mejor solución. ¿Cómo vas a obtener suficiente luz para cultivar plantas, por ejemplo? Sigo haciendo preguntas como esta con la esperanza de que se pueda dar una respuesta breve para cada variante probable, pero no van muy lejos.
Creo que bajo tierra es la única forma segura de protegerse de la radiación y probablemente mucho más profundo que lo que describí cuando el material base es estable. La luz se puede canalizar durante las 2 semanas de luz diurna y artificial las otras 2. La imagen inferior aquí quadibloc.com/science/spaint.htm muestra una versión de la ventana de bloqueo de radiación de chevron espejada. Los vi propuestos por primera vez en la década de 1970 para hábitats espaciales, pero estoy seguro de que alguien los pensó antes. La mayor desventaja del nitrógeno es el problema que presenta para las personas que experimentan cambios rápidos de presión.
Un barco o hábitat (a prueba de fuego) en caída libre puede funcionar a 3 psi con un alto porcentaje de oxígeno, lo que hace que la estructura sea más fácil de construir y sellar. Pasar de 3 psi a una región de 1 atmósfera es fácil. Volver desde la saturación de 1 atm llevará un par de días, aunque a baja presión puede pasar al 100% de O2 y desgasificarse más rápido. Operar una instalación principal a 1 atmósfera también significa que puede perder la mitad del aire y aún así estar a solo un equivalente de 17,000 pies de altitud y la mayoría de las personas aún pueden funcionar con un 18% de O2 normal. Con O2 suplementario puedes perder fácilmente 2/3. Suelta 2/3 en un sistema de 3 psi y no tan bueno.
@C.TowneSpringer Una variación interesante de esto que he visto propuesta: el "techo" en realidad no soporta carga, está ahí para evitar que las cosas se muevan. Hay una membrana CLARA, una capa de agua y otra membrana transparente. Construyes esto en un cráter para que el techo sea plano. Está soportado por la presión del aire, es lo suficientemente grueso como para proporcionar protección contra la radiación y, además, es casi transparente.
@LorenPechtel: lo mencionaste en otro lugar y me pareció una idea muy interesante. Bastante largo plazo, por supuesto.
@C.TowneSpringer: miré ese enlace, me pregunté sobre ese tipo de diseño y estoy seguro de que ese concepto será útil. Sin embargo, dudo en ver eso como el sistema para toda una base. Se sentiría tan encerrado.
¿Cómo sabe que no hay nitrógeno disponible en las trampas frías? La abundancia de volátiles polares sigue siendo una cuestión abierta.
Simplemente no me gusta no saber que hay nitrógeno en las trampas frías. Me gustaría que hubiera una forma de controlar los costos si no la hay.

Respuestas (1)

Una vez que tenga una operación de refinación sustancial en la luna, probablemente optará por una atmósfera de oxígeno/argón. El argón es adecuadamente inerte y se obtendrá cuando derrita la roca lunar. (Es de la descomposición del potasio, no es primordial).

Hay algo de basalto VHK donde el potasio puede llegar al 12%. Pero las sustancias comunes como la plagioclasa, el feldespato, el piroxeno, el olivino y la ilmenita no contienen potasio. Me imagino que el argón es mucho menos común que el oxígeno.
@HopDavid Por supuesto, hay una tonelada de oxígeno, pero no desea un entorno de oxígeno puro. El argón es el gas de relleno más frecuente en la luna.
Puede haber compuestos de nitrógeno en las trampas frías. Si el argón de la descomposición del potasio es el gas de relleno lunar más abundante, es demasiado raro para ayudar mucho. En ese caso, esperaría que el gas de relleno se importara de la tierra.
¿Cuál sería la mejor receta para una atmósfera respirable en una base en la Luna?
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