Bygge mursten på månen fra månestøv

I de kommende årtier, mange rumbureauer håber at udføre bemandede missioner til månen og endda etablere forposter der. Faktisk, mellem NASA, Den Europæiske Rumorganisation (ESA), Roscosmos, og de indiske og kinesiske rumfartsorganisationer, der er ingen mangel på planer om at bygge månebaser og bosættelser. Disse vil ikke kun etablere en menneskelig tilstedeværelse på månen, men faciliter missioner til Mars og dybere ud i rummet.

For eksempel, ESA planlægger at bygge en "international månelandsby" på månen inden 2030'erne. Som den åndelige efterfølger til den internationale rumstation (ISS), denne landsby ville også give mulighed for videnskabelig forskning i et månemiljø. I øjeblikket, Europæiske forskere planlægger, hvordan de skal bygge denne landsby, som omfatter at udføre eksperimenter med månestøvsimulatorer for at skabe mursten.

For at sige det enkelt, hele månens overflade er dækket af støv (aka. regolith), der er sammensat af fine partikler af ru silikat. Dette støv blev dannet i løbet af milliarder af år af konstante meteoritnedslag, som stødte silikatkappen til fine partikler. Det er forblevet i en ru og fin tilstand på grund af det faktum, at månens overflade ikke oplever nogen forvitring eller erosion (på grund af manglen på en atmosfære og flydende vand).

Fordi der er så rigeligt, når dybder på 4-5 meter (13-16,5 fod) nogle steder - og op til 15 meter (49 fod) i de ældre højlandsområder - anses regolith af mange rumbureauer for at være det foretrukne byggemateriale til månebosættelser. Som Aidan Cowley, ESA's videnskabsrådgiver og en ekspert, når det kommer til månejord, forklaret i en nylig pressemeddelelse fra ESA:

"Månesten vil blive lavet af støv. Du kan skabe solide blokke ud af det for at bygge veje og affyringsramper, eller levesteder, der beskytter dine astronauter mod det barske månemiljø."

Ud over at drage fordel af en tilsyneladende uudtømmelig lokal ressource, ESA's planer om at bruge måneregolith til at skabe denne base og tilhørende infrastruktur demonstrerer deres forpligtelse til in-situ ressourceudnyttelse. I bund og grund, baser på månen, Mars, og andre steder i solsystemet skal være så selvforsynende som muligt for at reducere afhængigheden af ​​Jorden for regelmæssige forsendelser af forsyninger - hvilket ville være både dyrt og ressourceudtømmende.

For at teste, hvordan månens regolit ville klare sig som byggemateriale, ESA-forskere har brugt månestøvsimulatorer høstet lige her på Jorden. Som Aiden forklarede, regolith på både Jorden og månen er et produkt af vulkanisme og er grundlæggende basaltisk materiale, der består af silikater. "Månen og Jorden deler en fælles geologisk historie, " han sagde, "og det er ikke svært at finde materiale, der ligner det, der findes på månen i resterne af lavastrømme."

Simulanten blev høstet fra regionen omkring Köln, Tyskland, der var vulkansk aktive for omkring 45 millioner år siden. Ved at bruge vulkansk pulver fra disse gamle lavastrømme, som var fast besluttet på at være et godt match til månestøv, forskere fra European Astronaut Center (EAC) begyndte at bruge pulveret (som de har kaldt EAC-1) til at lave prototyper af murstenene, der skulle bruges til at skabe månelandsbyen.

Rumskib EAC, et ESA-initiativ designet til at tackle udfordringerne ved bemandet rumflyvning, arbejder også sammen med EAC-1 om at udvikle de teknologier og koncepter, der vil være nødvendige for at skabe en måneforpost og til fremtidige missioner til månen. Et af deres projekter handler om, hvordan man bruger ilten i månestøv (som tegner sig for 40% af det) til at hjælpe astronauter med at have længere ophold på månen.

Men før ESA kan skrive under på månestøv som byggemateriale, en række tests mangler stadig at blive udført. Disse omfatter genskabelse af månestøvs adfærd i et strålingsmiljø for at simulere deres elektrostatiske adfærd. I årtier, Forskere har vidst, at månestøv er elektrisk ladet på grund af den måde, det konstant bliver bombarderet af sol- og kosmisk stråling.

Det er det, der får den til at løfte sig fra overfladen og klamre sig til alt, den rører ved (hvilket Apollo 11-astronauterne bemærkede, da de vendte tilbage til Lunar Excursion Module). Som Erin Transfield – et medlem af ESA's månestøv-team – indikerede, videnskabsmænd forstår stadig ikke fuldt ud månestøvs elektrostatiske natur, hvilket kan udgøre et problem, når det kommer til at bruge det som byggemateriale.

Hvad mere er, stråling-miljø-eksperimenterne har endnu ikke givet nogen afgørende resultater. Som en biolog, der drømmer om at være den første kvinde på månen, Transfield indikerede, at mere forskning er nødvendig ved brug af faktisk månestøv. "Dette giver os endnu en grund til at gå tilbage til månen, " sagde hun. "Vi har brug for uberørte prøver fra overfladen udsat for strålingsmiljøet."

Ud over at etablere en menneskelig tilstedeværelse på månen og give mulighed for dybe rummissioner, konstruktionen af ​​ESA's foreslåede månelandsby ville også give muligheder for at udnytte nye teknologier og skabe partnerskaber mellem den offentlige og private sektor. For eksempel, ESA har samarbejdet med arkitektdesignfirmaet Foster + Partners for at komme med designet til deres månelandsby, og andre private virksomheder er blevet rekrutteret til at hjælpe med at undersøge andre aspekter af opbygningen.

På nuværende tidspunkt ESA planlægger at bygge deres internationale månelandsby i det sydlige polarområde, hvor der er fundet rigelig vandis. For at undersøge dette, ESA vil sende deres pakke til ressourceobservation og in-situ prospektering til efterforskning, Kommerciel udnyttelse og transport (PROSPECT) mission til månen i 2020, som skal rejse som en del af den russiske Luna-27-mission.

denne mission, en fælles indsats mellem ESA og Roscosmos, vil involvere en russisk-bygget lander, der sætter sig ned i månens Sydpol-Aitken-bassin, hvor PROSPECT-sonden vil udfolde sig og bore ind i overfladen for at hente isprøver. Fremadrettet, ESA's langsigtede planer kræver også en række missioner til månen, der begynder i 2020'erne, og som vil involvere robotarbejdere, der baner vejen for, at menneskelige opdagelsesrejsende kan lande senere.

I de kommende årtier, intentionerne fra verdens førende rumorganisationer er klare – ikke kun skal vi tilbage til månen, men vi agter at blive der! Til det formål, betydelige ressourcer bliver dedikeret til at forske og udvikle de nødvendige teknologier og koncepter, der er nødvendige for at få dette til at ske. I 2030'erne, vi ser måske bare astronauter (og endda private borgere) komme og gå fra månen med regelmæssig frekvens.