De koldeste steder på Jorden og i nærheden står ikke tæt på temperaturen i den månelys aften - og det er meget vanskeligt at skabe en base, der vil være i stand til at beskytte bosættere mod sådanne temperaturer. I mange årtier har tanken om at kolonisere månen bekymret forskere og fremsynede mennesker. Forskellige begreber om månekolonier er vist på tv-skærme og skærme.
Måske er en månekoloni det næste logiske skridt for menneskeheden. Dette er vores nærmeste nabo i stjernerne, som ligger ca. 383.000 kilometer fra os, hvilket forenkler ressourcestøtte. Derudover er der et overskud af helium-3 på månen, et ideelt brændstof til termonukleare reaktorer, som er meget knap på Jorden.
Ruten til den permanente månekoloni blev teoretisk skitseret af forskellige rumprogrammer. Kina har udtrykt interesse for at lokalisere en base på fjernsiden af månen. I oktober 2015 blev det kendt, at Den Europæiske Rumorganisation og Roscosmos planlægger en række missioner til Månen for at vurdere mulighederne for at placere permanente bosættelser.
Ikke desto mindre har vores satellit en række problemer. Månen foretager en revolution på 28 jorddage, og månenatten varer 354 timer - mere end 14 jorddage. En lang natcyklus betyder et markant fald i temperaturer. Temperaturer ved ækvator varierer fra 116 grader celsius i løbet af dagen til -173 grader om natten.
Månebelyste nætter vil være kortere, hvis basen er placeret på Nord- eller Sydpolen.”Der er mange grunde til at opbygge en sådan base ved polerne, men der er andre faktorer, der skal overvejes ud over solskinstimerne,” siger Edmond Trollope, ingeniør i rumfunktioner i Telespazio VEGA Deutschland. Som på Jorden kan det være meget koldt ved polerne.
Ved månepolerne vil solen bevæge sig langs horisonten, ikke over himlen, så du bliver nødt til at bygge sidepaneler (i form af vægge), hvilket vil komplicere konstruktionen. En stor flad base ved ækvator vil samle meget varme, men for at komme til varmen ved stangen skal du bygge opad, hvilket ikke er let.”Med en fornuftig placering kan temperaturforskelle let kontrolleres,” siger Volcker Meiwald, en videnskabsmand ved DLRs tyske luftfartscenter.
Salgsfremmende video:
Den store variation i temperaturer i dag- og natcyklussen betyder, at månebaserne ikke kun skal forsynes med tilstrækkelig isolering fra den frysende kulde og brændende varme, men også til at tackle termiske spændinger og termisk ekspansion.
Termisk beskyttelse
De første robotmissioner til månen, ligesom de sovjetiske måneopgaver, var designet til at leve en månedag (to jorduger) Landeren af NASA Surveyor-missioner kunne genoptage arbejdet den næste månedag. Men skaderne på komponenter i løbet af natten forhindrede ofte, at der blev opnået videnskabelige data.
Månens rovers fra det sovjetiske rumprogram med samme navn, der blev udført i slutningen af 60'erne og 70'erne, omfattede elementer af radioaktiv opvarmning med et genialt ventilationssystem, som gjorde det muligt for køretøjer at leve op til 11 måneder. Lunar rovere ville dvale om natten og starte med solen, når solenergi blev tilgængelig.
En mulighed for at undgå høje termiske udsving er at begrave bygningen i månens regolit. Dette pulverformige materiale, der dækker månens overflade, har lav varmeledningsevne og høj modstand mod solstråling. Dette betyder, at den har stærke isolerende egenskaber, og jo dybere kolonien, jo højere er den termiske beskyttelse. Eftersom basen desuden vil varme op, og varmen på månen overføres dårligt på grund af den manglende atmosfære, reducerer dette yderligere termisk spænding.
Selvom ideen om at "begrave" kolonien i princippet blev accepteret med succes, vil det i praksis være en utrolig vanskelig opgave.”Jeg har endnu ikke set et projekt, der kan håndtere dette,” siger Volcker. "Det er meningen, at de er robotkonstruktionsbiler, der kan kontrolleres fjernt."
Integrer eller låg?
En anden metode, hvormed det var muligt at opnå det ønskede resultat, ligger i selve jorden. Gennemtrængere, der er i stand til at trænge ind i overfladen under påvirkningen, er allerede blevet foreslået (men i mindre skala) til adskillige måneopgaver, såsom Japans Lunar-A og Storbritanniens MoonLite (projektet er i øjeblikket forsinket, selvom ideen om indtrængende landing var så overbevisende, at ESA besluttede at bruge til en mekanisme til hurtig levering af prøver til analyse fra overfladen og undergrunden af en planet eller en måne). Fordelen ved dette koncept er, at basen er begravet ved slag, hvilket betyder, at den vil blive udsat for relativt moderate termiske forhold, før den beskyttes.
Der vil dog stadig være et problem med energiforsyning, da et typisk penetrationsprojekt kun tilbyder meget begrænsede muligheder for solenergi. Der er også problemer med høj kollisionsaccelerationsbelastning og høj nøjagtighed, der kræves for vejledning.”Den kollisionsstyrke, der kræves for at grave ned strukturen, vil være meget vanskelig at matche med de krævede funktioner på den bemandede base,” siger Trollope.
Et alternativ til dette ville være at hælde månens regolit over toppen af kolonien, eventuelt ved hjælp af maskiner såsom hydrauliske gravemaskiner. Men for at gøre dette effektivt, skal du arbejde hurtigt.
Hvis månegoliten ikke kan hældes over kolonien, kan en hat med flerlagsisolering (MLI) placeres over den, hvilket forhindrer varmeafledning. MLI termiske isoleringsmaterialer er vidt brugt på rumfartøjer, der beskytter dem mod kulden i rummet.
Fordelen ved denne metode er, at den tillader, at solpaneler anvendes til at indsamle og opbevare energi over en to-ugers månedag. Men hvis der ikke indsamles nok energi, skal alternative energiproduktionsmetoder overvejes.
Termoelektriske generatorer kunne give kolonien energi i løbet af nattecyklussen: selvom de har lav effektivitet, har de dog ingen problemer med vedligeholdelse, da de ikke har bevægelige dele. Radioisotop termoelektriske generatorer (RTG'er) tilbyder stor effektivitet og har en meget kompakt brændstofskilde. Men basen skal være afskærmet mod stråling, mens den tillader den at overføre varme. Logistikken med installation af en aftagelig radioaktiv isotopgenerator er fyldt med problemer: risici vil være hele vejen, fra start fra Jorden til landing på Månen sammen med politiske og sikkerhedsmæssige problemer.
Fissionsreaktorer kunne bruges, men der vil være endnu flere problemer med dem, inklusive de anført ovenfor.
Og hvis der udvikles termonukleære reaktorer, kan de også bruges på Månen i betragtning af overskuddet af helium-3. Batterier - såsom lithium-ion-batterier - kan også være nyttige, forudsat at der produceres tilstrækkelig solenergi i en to-ugers natcyklus.
Der er en idé at levere strøm til stationen på overfladen i løbet af nattecyklussen ved hjælp af en kredsløbssatellit, der vil transmittere energi gennem mikrobølger eller en laser. Denne idé blev undersøgt for 10 år siden. Undersøgelsen fandt, at for en stor månebase, der kræver hundreder af kilowatt energi leveret fra kredsløb med en 50 kilowatt laser, vil en rectenna (en type antenne, der konverterer elektromagnetisk energi til direkte elektrisk strøm) være 400 meter i diameter og på en satellit - 5 kvadratmeter kilometer med solpaneler. Den internationale rumstation er på ca. 3,3 kvadratmeter. km solpaneler.
På trods af væsentlige vanskeligheder med at opbygge en koloni, der skal modstå den hårde natlige månecyklus, er de ikke uovervindelige. Med den rette termiske beskyttelse og det rigtige kraftproduktionssystem i løbet af en lang to-ugers nat, kunne vi have en månekoloni i de næste tyve år. Og så kan vi vende blikket længere.
