Hvordan man bygger en månebase

Et halvt århundrede efter, at mennesker første gang gik på månen, en række private virksomheder og nationer planlægger at bygge permanente baser på månens overflade. På trods af de teknologiske fremskridt siden Apollo-æraen, dette vil være ekstremt udfordrende. Så hvordan skal du komme i gang?

Forholdene ved månens overflade er ekstreme. Månen har en 28-dages rotationsperiode, resulterer i to ugers kontinuerligt sollys efterfulgt af to ugers mørke på de fleste breddegrader. Da månen mangler nogen betydelig atmosfære til at distribuere varme fra solen, temperaturer i løbet af dagen kan stige til 130°C. I mellemtiden de koldeste nattetemperaturer er blevet registreret til -247°C.

Manglen på en beskyttende atmosfære betyder også, at der er ringe beskyttelse mod skadelig kosmisk stråling. Det betyder, at månens indbyggere bliver nødt til at bygge bygninger med vægge, der er tilstrækkeligt tykke til at blokere for stråling fra at komme ind og bruge besværlige rumdragter, når de forlader anlægget. Væggene skal også være stærke nok til at modstå trykforskellene mellem ydersiden og indersiden og til at klare påvirkningen af ​​mikrometeoritter - små pletter af sten og støv, der styrter ned på overfladen med høj hastighed.

Disse overvejelser betyder, at når vi udvider de første baser og begynder faktisk at bygge strukturer på månen, månebeton, som er en blanding af svovl og tilslag (korn eller knust sten - normal beton er tilslag), cement og vand) ville være en god mulighed. Det er fordi det er ikke-porøst, stærk og kræver ikke vand, som er en mangelvare på månen.

Et andet problem er den lave tyngdekraft på månen - kun en sjettedel af den på Jorden. Over tid, dette kan forårsage problemer såsom muskel- og knogletab. Enhver permanent måneafregning skal minimere disse risici, fx ved at stille motion til et krav.

Selvom få rumbureauer har frigivet nogen detaljer om deres planer endnu, vi kan formentlig antage, at de første baser på månen skal bygges på forhånd og transporteres til månen fra Jorden, så de kan bruges med det samme.

Enhver sådan base skal pålideligt opretholde åndbar luft, hvilket betyder, at der skal tilføres ilt, og kuldioxid skal fjernes. Den Internationale Rumstation (ISS) bruger elektrolyse til at nedbryde vand til ilt og brint og udlufter opfanget kuldioxid ud i rummet.

Strømkilder

En væsentlig ingrediens for enhver base er en strømforsyning. ISS understøtter typisk seks astronauter, når de er fuldt bemandet, og kræver 75kW til 90kW strøm til alt fra livsstøtte og strømforsyning til videnskabeligt udstyr til vandgenbrug. Afhængigt af antallet af månekolonister og de opgaver, de udfører, dette effektbehov kunne betragtes som et absolut minimum.

En mulighed ville være at bruge solpaneler. Men hvis basen er placeret i ækvatoriale områder, så vil solpaneler kun producere strøm i 14 dage i træk, efterfulgt af to ugers mørke. Kolonister ville derfor skulle opbevare strøm i batterier og bruge den i den mørke periode. Hvis basen var placeret i nord- eller sydpolen, imidlertid, solpaneler ville modtage konstant sollys.

Atomreaktorer er et mere pålideligt alternativ til solenergi. I de senere år har der været stor interesse for miniaturiserede fissionsreaktorer. Problemet er, at selv små reaktorer kan veje flere tons, hvilket er et problem, da de skulle transporteres fra Jorden. Der er også risiko for, at vi endte med at sprede nukleart materiale på et i øjeblikket uberørt sted.

En anden mulighed er radioisotop termiske generatorer. Disse producerer energi ved at generere en elektrisk strøm fra temperaturforskellen mellem et radioaktivt materiale og et køligere ydre miljø. På jorden, disse er ikke særlig effektive, da stuetemperaturen er ret varm, men i de skraverede områder af månen bliver det meget koldt. Disse enheder er ofte blevet brugt som strømkilde til dybe rumsonder, som rejser for langt fra solen til at udnytte solenergi. Men for månekolonisering, et meget stort antal ville være påkrævet, da de ikke er særlig effektive til at omdanne varme til elektricitet.

Hver potentiel strømkilde har sine fordele og ulemper, men solpanelerne er den bedste mulighed, hvis du kan placere dem det rigtige sted.

Mad og vand

Klart, indbyggerne i en månebase skulle overleve på en primært plantebaseret kost. Kød og andre fødevarer skal leveres af forsyningsskibe, da landbruget kræver en stor infrastruktur på plads for at være praktisk. Det er, imidlertid, teoretisk muligt at dyrke planter i månejord - computermodeller viser, at tomat og hvede kunne spire.

Planterne vil kræve betydelige mængder plads for at kunne give nok mad - basen skal gøres stor nok til at rumme dette. Mens mange næringsstoffer til afgrøder er tilgængelige i månens jord, fravær af nitrogen, som er afgørende for plantevækst, er fortsat en væsentlig udfordring. Der er også høje niveauer af metaller som aluminium og krom, som kan være giftigt for planter.

Vi kan fjerne nogle af disse problemer ved at bruge en teknik kendt som hydroponics - dyrkning af planter i vand i stedet for jord, med LED-lys, der giver kunstigt sollys. For eksempel, dette kan udføres i et indvendigt vinduesløst rum.

En ulempe ved hydroponics er den nødvendige mængde vand. Vand kan let genanvendes ved hjælp af nuværende teknikker fra vask og bruser, sved og urin, selvom nogle uundgåeligt vil gå tabt og have brug for efterfyldning. Heldigvis er det muligt at udvinde beskedne mængder vandis fra månen - især ved polerne.

Den sidste vigtige overvejelse for enhver fremtidig månekoloni er sundhed og sikkerhed. De potentielle risici ved efterforskning er veldokumenterede. Vi har problemer med at genoprette syge mennesker på utilgængelige steder som Antarktis – hvor lægehjælp er begrænset i sommermånederne og praktisk talt ikke-eksisterende i vintermånederne. Dette tyder på, at en månebase skal være medicinsk selvforsynende, kræver, at der sendes mere vægt til månen i form af medicinsk udstyr og uddannet personale.

I sidste ende har vi teknologien til at gøre en månebase levedygtig, men ingen mængde innovation kan fuldstændig afvise de involverede risici. Hvorvidt en sådan base går videre eller ej, afhænger måske mere af denne beregning end nogen anden. Spørgsmålet er, om vi som samfund har mave til måneafvikling, samt månesalat, eller ikke.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.