Hvordan får du strøm ind i din månebase? Med et flere kilometer højt tårn af beton

Det lyder som science fiction, men at bygge et enormt tårn flere kilometer højt på månens overflade kan være den bedste måde at udnytte solenergi til langsigtet måneudforskning. Sådanne tårne ​​ville hæve solpaneler over de blokerende geologiske træk på månens overflade, og udvide det tilgængelige areal til elproduktion.

En succesfuld fremtidig månebase af enhver størrelse vil kræve to nøgleressourcer:vand og strøm. Lige siden beviser på frossen vandis blev opdaget i dybet af permanent skyggede kratere nær månens sydpol, polarområdet er blevet NASAs primære mål for fremtidige månelandinger. Vand kan bruges til at drikke, selvfølgelig, og dyrkning af planter, men også som raketbrændstof eller udskilt på molekylært niveau for at lave åndbar ilt. Men mens månens vand findes dybt i kraterbassinerne, elproduktion vil sandsynligvis komme fra højt oppe, over kraterkanterne, hvor 'tinder af evigt lys' vides at eksistere. Disse tinder oplever næsten aldrig skygge, og ville være ideelle steder at placere solceller til at drive vandudvindingsaktiviteter på månen.

'Toppene af evigt lys' er små, imidlertid, og for at få mest muligt ud af dem, det kan være fornuftigt at bygge på dem lodret - dramatisk øge det anvendelige overfladeareal til uhindret solenergiproduktion.

Selvom det vil vare mange årtier, før en sådan konstruktion er forsøgt for alvor, forskere ved Harvard University er allerede begyndt at udrede mulighederne og begrænsningerne ved et sådant projekt. De udgav et fortrykt papir om ArXiv i slutningen af ​​februar, som udforsker den fysik og materialevidenskab, der ville styre konstruktionen af ​​sådanne enorme månetårne.

På jorden, den højeste bygning nogensinde bygget, Burj Khalifa, er 828 meter høj. På månen, det er muligt at bygge meget højere end det, fordi månemiljøet byder på tre væsentlige fordele.

Først, månens tyngdekraft er kun 1/6 af jordens, hvilket betyder, at bygninger kan holde op under deres egen vægt i meget større højder. Sekund, månemiljøet mangler en atmosfære, hvilket betyder, at bygherrer på månen ikke behøver at tage højde for belastningen af ​​kraftige vinde, som de gør på Jorden. Og endelig, månens stille seismiske miljø betyder, at månetårnbyggere ikke behøver at bekymre sig om virkningerne af jordskælv – eller rettere, måneskælv.

Under hensyntagen til disse parametre, forskerne kunne beregne, at der kræves en minimumsvægtykkelse på 20 cm for sikkert at konstruere et op til flere kilometer højt betontårn. Det er muligt at bygge højere, men omkostningerne og mængden af ​​beton, der kræves, stiger dramatisk ud over to kilometer.

Forskerne valgte beton som byggemateriale, fordi det ret nemt kan laves af månejord (regolith). Omkostningerne ved at transportere stålbjælker fra Jorden ville være uoverkommelige, så det er vigtigt at kunne konstruere tårnene fra månens ressourcer. Forskerne målte også trykbelastningen af ​​betonens vægt, såvel som dens modstandsdygtighed mod knæk, for at bestemme, hvor høj en sådan struktur kunne bygges.

Mens tårne ​​på op til 17 km teoretisk set kan være mulige, holdet konkluderede, at "massen og volumen af ​​regolit, der skal forarbejdes til beton inden for en rimelig tid, sandsynligvis vil være den begrænsende faktor i nogen tid. Hvis vi kræver en konstruktionstid på et år, så skulle et 2 km tårn behandle 11 mt/dag. Et tårn på 1 km ville kræve 80 % lavere priser. Det virker som plausible tal i et årti eller to fra nu af."

Så tårnhøje måneskyskrabere er ikke kun mulige, men kan bare være den mest praktiske løsning til strømproduktion på månen på lang sigt. Den dag, hvor en månebygning overgår højden af ​​Burj Khalifa, er stadig langt væk, men med Artemis-programmet, der planlægger at vende tilbage til månen i dette årti, grundlaget for et sådant projekt kan blive lagt i en ikke alt for fjern fremtid.