A new era with the $4^{th}$ Industrial Revolution certainly brings new opportunities for human to explore human's activities outside of the Earth. After the Apollo program, exploration for lunar resources and establishment of lunar base seem to be in reality. This could be due to new findings by the LCROSS and LRO proving the advanced scientific development and new scientific results about the moon from Asian countries including China with Chang'E missions. It is expected that fossil fuels will be in shortage in the near future and at this time, Helium-3 could be an energy resource as a replacement of the fossil fuels. At present it is well known that countries like Russia, USA, and Europe will continue to investigate on lunar exploration especially with landers toward future human activities on the moon to establish a lunar base. With this point of view, it is important for human to understand lunar resources and prepare for prospective utilization of lunar resources. This review paper considers on a point of view in both lunar resource exploration and establishment of lunar base.
In contrast to the short-term nature of lunar missions in the past, lunar missions in new space era aim to extend the presence on the lunar surface and to use this capability for the Mars exploration. In order to realize extended human presence on the Moon, production and use of consumables and fuels required for the habitation and transportation using in-situ resources is an important prerequisite. The Global Exploration Roadmap presented by the International Space Exploration Coordination Group (ISECG), which reflects the space exploration plans of participating countries, shows the phases of progress from lunar surface exploration to Mars exploration and relates in-situ resource utilization (ISRU) capabilities to each phase. Based on the ISRU Gap Assessment Report from the ISECG, ISRU technology is categorized into in-situ propellant and consumable production, in-situ construction, in-space manufacturing, and related areas such as storage and utilization of products, power systems required for resource utilization. Among the lunar resources, leading countries have prioritized the utilization of ice water existing in the permanent shadow region near the lunar poles and the extraction of oxygen from the regolith, and are preparing to investigate the distribution of resources and ice water near the lunar south pole through unmanned landing missions. Resource utilization technologies such as producing hydrogen and oxygen from water by hydroelectrolysis and extracting oxygen from the lunar regolith are being developed and tested in relevant lunar surface analogue environments. It is also observed that each government emphasizes the use and development of the private sector capabilities for sustainable lunar surface exploration by purchasing lunar landing services and providing opportunities to participate in resource exploration and material extraction.
After industrialization has been started, mankind needs and consumes more resources. Now, the resources depletion is a serious problem in the Earth. However, there are infinite resources in the Space. Especially, the Moon is the closest planet and has much resources, including Helium-3 and rare earths, which are needed to human being in the future. Humanity needs to reside on the moon to harvest these resources. For the resident, much resources, such as food, construction, and industrial materials, are needed. However, to transport these resources to the Moon from the Earth, an astronomical cost should be consumed. Thus, research is underway to support human activities by procuring resources locally. This is called In-Situ Resources Utilization (ISRU), which is the essential technology for the space development. In this paper, the reason why ISRU is essential and the its status are introduced and future research projects will be explained.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.6
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pp.669-676
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2018
As the Moon's scientific, technological, and economic value has increased, major space agencies around the world are leading lunar exploration projects by establishing a road map to develop lunar resources and to construct a lunar base. In addition, as the lunar base construction requires huge amounts of resources from the Earth, lunar in-situ construction technology is being developed to produce construction materials from local lunar resources. On the other hand, the characteristics of lunar topography and resources vary spatially due to the crustal and volcanic activities inside the Moon as well as the solar wind and meteorites from outside the Moon. Therefore, in this paper, the geospatial analysis of lunar resource distribution was conducted to suggest regional consideration factors to apply the lunar in situ construction technologies. In addition, the lunar topographic condition to select construction sites was suggested to ensure the safe landing of a lunar lander and the easy maneuvering of a rover. The lunar topographic and resource information mainly from lunar orbiters were limited to the lunar surface with a low spatial resolution. Rover-based lunar exploration in the near future is expected to provide valuable information to develop lunar in situ construction technology and select candidate sites for lunar base construction.
This article focused on the meaning of the 1979 Moon Treaty and its future. Although the Moon Treaty is one of the major 5 space related treaties, it was accepted by only 11 member states which are non-space powers, thus having the least enfluences on the field of space law. And this article analysed the relationship between the 1979 Moon Treay and 1967 Space Treaty which was the first principle treaty, and searched the meaning of the "Common Heritage of Mankind(hereinafter CHM)" stipulated in the Moon treaty in terms of international law. This article also dealt with the present and future problems arising from the Moon Treaty. As far as the 1967 Space Treaty is concerned the main standpoint is that outer space including the moon and the other celestial bodies is res extra commercium, areas not subject to national appropriation like high seas. It proclaims the principle non-appropriation concerning the celestial bodies in outer space. But the concept of CHM stipulated in the Moon Treaty created an entirely new category of territory in international law. This concept basically conveys the idea that the management, exploitation and distribution of natural resources of the area in question are matters to be decided by the international community and are not to be left to the initiative and discretion of individual states or their nationals. Similar provision is found in the 1982 Law of the Sea Convention that operates the International Sea-bed Authority created by the concept of CHM. According to the Moon Treaty international regime will be established as the exploitation of the natural resources of the celestial bodies other than the Earth is about to become feasible. Before the establishment of an international regime we could imagine moratorium upon the expoitation of the natural resources on the celestial bodies. But the drafting history of the Moon Treaty indicates that no moratorium on the exploitation of natural resources was intended prior to the setting up of the international regime. So each State Party could exploit the natural resources bearing in mind that those resouces are CHM. In this respect it would be better for Korea, now not a party to the Moon Treaty, to be a member state in the near future. According to the Moon Treaty the efforts of those countries which have contributed either directly or indirectly the exploitation of the moon shall be given special consideration. The Moon Treaty, which although is criticised by some space law experts represents a solid basis upon which further space exploration can continue, shows the expression of the common collective wisdom of all member States of the United Nations and responds the needs and possibilities of those that have already their technologies into outer space.
NASA has a plan for the Artemis manned lunar mission in 2020. In 2030s, not only America but also other countries are considering to prepare for human to stay on the Moon at least for a month and necessary technology is currently being developed. With this plan, the mostly considered thing is lunar in-situ resource utilization. The most essential resources could be water and oxygen for sustain human life on the Moon. These resources are not supposed to be brought from the Earth, and it is economically sensible if they are obtained from the lunar surface. Because oxygen can be used as both oxidizer and propellent when a rocket departs from a lunar base directly to Mars, technology for extraction method of oxygen resource and its utilization has been being developed worldwide. This paper introduces oxygen distribution on the Moon and major oxygen extraction methods.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.7
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pp.144-152
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2018
Lunar exploration, which was led by the United States and the former Soviet Union, ceased in the 1970s. On the other hand, since massive lunar ice deposits and rare resources were found in 1990s, European Union, China, Japan, and India began to participate in lunar exploration to secure future lunar resource as well as to construct a lunar base. In the near future, it is expected that national space agencies and private industries will participate in the lunar exploration together. Their missions will include the exploration and sample return of lunar resources. Lunar resources have a close relationship with the lunar in-situ resource utilization (ISRU). To construct a lunar base, it is inevitable to bring huge amounts of resources from Earth. Water and oxygen, however, will need to be produced from local lunar resources and lunar terrain feature will need to be used to construct the lunar base. Therefore, in this paper, the global trends on lunar exploration and lunar construction technology are investigated and compared along with the ISRU technology to support human exploration and construct a lunar base on the Moon's surface.
Proceedings of the Korean Institute Of Construction Engineering and Management
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2008.11a
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pp.828-832
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2008
In 2004, The U.S president Bush announces space Exploration Vision included in Lunar outpost plan. Following the Space Exploration Vision announced by Bush, NASA made Construction Roadmap and studied space construction varietly to construct Lunar Outpost in 2025. The purpose to construct Lunar outpost is to develop space science and hitech industry and to secure the lunar materials. Especially, Lunar has more than 5billion ton He-3. In this reason, The countries advanced in Space Industry like U.S., Japan, Europe and China is studying space construction to mine Lunar materials and shelter to live. In this paper, We will make definition and necesarity of space construction and research Space Construction research trends to use for the preparation of Korea's space construction roadmap.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.39
no.2
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pp.327-333
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2019
For sustainable lunar exploration, the most required resources should be procured on site because it takes tremendous cost to transfer the resources from the Earth to the Moon. The technologies required for use of lunar resources refers to In-Situ Resource Utilization (ISRU). As the ISRU technology cannot be verified in the Earth, a lunar surface environment simulator is necessary to be prepared in advance. The Moon has no atmosphere, and the average temperature of the lunar surface reaches to $107^{\circ}C$ during the daytime and $-153^{\circ}C$ at night. The lunar surface is also covered with very fine soils with sharp particles that are electrostatically charged by solar radiation and solar wind. In this research, generation of vacuum environment with lunar soil mass in a chamber and simulation of electrostatically charged soils are taken into consideration. It was successful to make a vacuum environment of a chamber including lunar soils without soil disturbance by controlling evacuation rate of a vacuum chamber. And an experiment procedure for simulating the charged lunar soil was suggested by theoretical consideration in charging phenomena on lunar dust.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.382.2-382.2
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2016
현재 전 세계적으로 에너지 소비가 급격히 증가하고 있다. 하지만 급격한 에너지 소비에 따른 자원 및 에너지 공급의 불확실성은 점점 높아지고 있다. 특히, 우리나라는 공급 에너지의 96.4%를 해외 수입에 의존하고 있기 때문에 에너지 안보에 매우 취약한 구조를 갖고 있다. 그리고 열전달 시스템에서 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계를 나타낸다. 따라서 임계 열유속의 향상은 열전달 시스템의 안전성의 향상을 위한 필수적인 요소이다. 이에 따라 다양한 산업에서 열전달 시스템을 통하여 막대한 양의 에너지가 소비됨에 따라 우수한 열전달 특성을 가진 나노유체를 사용하여 열전달 시스템의 효율 및 안정성을 높이고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유동 비등에서 그래핀 나노 유체 사용에 따른 열전달 특성을 분석하였다. 유동 비등에서 0.01 vol%의 산화 처리된 그래핀 나노유체를 사용하였을 경우 유속이 증가함에 따라 임계 열유속은 증가하였으며 유속이 증가함에 따라 비등 열전달 계수도 증가함을 확인하였다. 그리고 임계 열유속은 순수 물보다 최대 66.32% 증가하였으며, 비등 열전달 계수는 풀비등에서 보다 최대 28.14% 증가함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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