Nå bygger vi månekolonien

Romstasjonen Lunar Gateway skal være inngangsporten til månen når den er ferdig bygget mot slutten av 2020-tallet.

Den skal bruke seks dager på hver runde rundt månen, og avstanden vil variere mellom 1500 og 70 000 kilometer. I den endelige utgaven vil romstasjonen ha boligmoduler til astronautene og flere vitenskapelige laboratorier.

Basen skal også fungere som holdeplass for fartøyer som reiser fram og tilbake mellom jorda og månen. Romkapsler med astronauter sendes opp til stasjonen med nye store løfteraketter.

Her skifter mannskapet til en gjenbrukbar rombuss som kan lande ulike steder på månen. På måneoverflaten fungerer bussen som en campingvogn der astronautene kan bo et par uker om gangen og utforske omgivelsene før de vender tilbake til romstasjonen.

De første årene får rombussen drivstoff fra jorda, men senere skal det produseres på månen. Og da kan rombussen transportere drivstoff til romstasjonen, der romferger kan fylle tanken og reise videre ut i solsystemet eller tilbake til jorda.

Vann leverer drivstoff

Månefarenes første utfordring er vann. Det finnes i store mengder nær månens poler, men det er mye mindre ved ekvator.

Apollo-kapslene landet like ved månenes ekvator, og de prøvene av månestøvet – regolitten – som astronautene tok med seg hjem, tydet på at måneoverflaten var knusktørr.

Det var derfor en stor overraskelse da den indiske satellitten Chandrayaan-1 i 2010 sendte en sonde i fritt fall ned i det store Shackleton-krateret ved månens sørpol og oppdaget vannmolekyler i skyen av støv og gass som nedslaget utløste.

I dag mener astronomene at de dype kratrene ved hver av de to polene, der det er iskaldt i skyggen, inneholder opptil ti milliarder tonn vann.

De store mengdene vann kan forsyne beboerne på en månebase med vann og oksygen, men det kan også brukes til å produsere store mengder rakettdrivstoff i form av hydrogen.

Metoden kalles elektrolyse og går ut på å spalte vannet til oksygen og hydrogen ved hjelp av strøm. Vannet kan utvinnes med gruveroboter som fordamper isen i et krater og deretter samler opp vanndampen i beholdere der den kondenserer til vann.

Roverne får strøm fra solcellepaneler og omsetter den til smeltevarme. Sollyset må imidlertid først dirigeres ned til roverne nede i skyggen i kratere.

Her har Nasas forskere hentet inspirasjon på Rjukan, der gigantiske speil plassert i de omkringliggende fjellene siden 2013 har sendt sollys ned i sentrum, som ligger i skygge om vinteren.

En alternativ metode for på samle inn vann er at roverne plukker månestøv på bunnen av kratrene og varmer opp støvet i innebyggede ovner. Eksperimenter på ESAs månetreningsanlegg Luna gi et realistisk forslag til den beste teknologien.

Med tiden vil Luna bli utstyrt med et krater der forskerne blant annet kan undersøke hvilke typer månerovere som er best til å bevege seg opp og ned langs bratte kratervegger.

Når vann og rakettdrivstoff kan produseres i store mengder, vil månebasen få en avgjørende rolle som bensinstasjon for både bemannede og ubemannede ferder til Mars.

Hvis vi om 30 år for alvor beveger oss ut i solsystemet, kan både vanngruver og drivstoffabrikker på månen bli en veldig god investering.

Støv skjermer astronautene

I motsetning til jorda har månen verken et sterkt magnetfelt eller en tykk atmosfære som beskytter mot farlig partikkelstråling fra sola – og den enda farligere kosmiske strålingen som kommer fra det ytre rom.

Hvis astronautene skal oppholde seg på månen i lange perioder, er det derfor nødvendig å sørge for oppholdssteder som kan holde denne strålingen ute.

I første omgang vil oppblåsbare moduler bli sendt opp fra jorda. Disse blir beskyttet med et tykt lag månestøv, men en permanent bemannet base trenger bedre sikring.

Derfor arbeider forskerne ved det tyske romforskningssenteret i Köln for tiden med å gjøre kunstig månestøv til murstein.

Støvet brennes til en slags støpemasse ved en temperatur på 1100 °C, som kan oppnås på månen ved å konsentrere sollys fra store speil på solbelyste fjelvegger. Den varme støpemassen legges deretter i lag med en 3D-printer.

Forskerne har allerede produsert mursteiner i laboratoriet med en styrke som svarer til en femtedel av styrken til betong.

De kunstige mursteinene kan brukes til å bygge sterke bueformede tak over habitatene, slik at taket tåler måneskjelv og kan bære et tykt lag støv og grus.

En annen mulighet er å finne naturlige fjellhuler. Der vil månebasen være godt beskyttet av tykke lag med stein. Derfor har forskerne begynt å lete etter lavatunneler som er skapt av vulkansk aktivitet i månens barndom.

I 2017 fant den japanske satellitten Selene en lavatunnel som etter alt å dømme strekker seg flere kilometer under Marius- høydene på månens dagside.

De neste årene kan satellitter og roboter finne flere lovende lokaliteter som så kan undersøkes av astronauter når rombussen fra romstasjonen blir klar til å lande ulike steder på månen.

Når det gjelder astronautenes helse, blir den største utfordringen å utvikle romdrakter som beskytter dem mot stråling under månevandringene.

I dag er det bare tunge grunnstoffer som for eksempel bly som holder partikkelstrålingen ute, men selv i tynne lag veier bly altfor mye til romdrakter.

Forskerne har fortsatt ikke noen god løsning, men flere grupper av forskere forsøker å bruke nanoteknologi for å utvikle et lett materiale som kan beskytte mot stråling.

Flere andre forskere er i gang med å undersøke om medisiner kan forebygge stråleskader eller hjelpe kroppen med å reparere skadene.

Menyen er kål og melormer

Månebasen må bli selvforsynt med matvarer raskest mulig, for det er dyrt å sende mat til månen.

Og i januar 2019 kom det oppmuntrende nyheter da de første plantene spirte på månen i et lite vekstkammer om bord på det kinesiske landingsfartøyet Chang'e 4.

Det var en bomullsplante, som ikke kan spises, og den døde etter kort tid. Men forsøk ved Den internasjonale romstasjonen har vist at det er mulig å dyrke salat i svak tyngdekraft.

Samtidig har Nasa utviklet et oppblåsbart sylinderformet drivhus til månen som kalles Prototype Lunar Greenhouse, og som forskerne bruker til å undersøke hvilke planter som har flest livsnødvendige næringsstoffer.

De skal helst komme fra ferske planter, siden mange av stoffene – for eksempel kalium, C-vitamin og K-vitamin – brytes ned ved lagring.

Og konklusjonen er klar: Grønnkål, med store mengder fiber og vitaminer, er vinneren. Andre nyttige planter i et månedrivhus vil være poteter, som sørger for kalorier, og rapsolje til å tilberede maten med.

Selv om månefarerne først og fremst skal være vegetarianere, arbeider flere forskere med løsninger for å sørger for animalsk protein.

I et 370 dager langt isolasjonsforsøk på den kinesiske treningsbasen Lunar Palace 1 holdt de kinesiske astronautene melormer som et supplement til grønnsakene.

Samtidig undersøker russiske forskere mulighetene for å holde karper i akvarier på en månebase.

De første drivhusene på månen blir lukkede og overdekkede systemer, der plantene belyses med LED-lamper og vokser i såkalte hydroponiske systemer, der røttene blir badet i næringsrikt vann.

Men Nasa har begynt å undersøke om planter kan vokse i kunstig månestøv. Hvis de klarer å gjøre regolitt om til jord, kan grønnsaker suppleres med frukt fra små trær.

Månen viser solsystemets fortid

Det er 50 år siden Apollo-astronautene satte sine legendariske fotspor i månestøvet, og om nye 50 år vil vi etter all sannsynlighet ha en stor bemannet base på månen.

De første skrittene mot den framtidsvisjonen skal tas i støvet på treningsanlegget Luna i Köln. Her er taket utstyrt med et system av kraner, ruller og trinser som ved hjelp av kabler kobles til astronautenes romdrakter, slik at de får en realistisk opplevelse av å bevege seg i månens svake tyngdekraft.

Samtidig gir basen muligheter for å teste framtidens eksperimentelle romdrakter, som frastøter elektrisk ladet månestøv og sørger for at draktene ikke slites ut av støvet under lange opphold på månen.

Luna er dessuten utstyrt med justerbare lamper som kan etterligne lyset ulike steder på månen, og ESA velger snart utforming for et oppholdsrom på størrelse med en skipscontainer, der astronautene kan trekke seg tilbake under lange omganger med trening.

Senere blir anlegget utstyrt med et system som lar solceller produserer strøm.

Her kan astronautene teste avstøvning av panelene, men også støvsikret teknologi til å spalte vann til oksygen og hydrogen, som kan brukes til rakettdrivstoff.

Det blir antagelig månens viktigste ressurs, siden ekspedisjoner til blant annet Mars vil bli mye billigere hvis rakettene kan fylle drivstoff som er produsert på månen. Det er enkelt å lette fra månen når tanken er full, siden tyngdekraften er et mye mindre hinder.

For forskerne blir månen også et paradis. Geologer kan kartlegge asteroidebombardementet i solsystemets barndom fordi de fleste av de 3,9 milliarder år gamle kratrene – i motsetning til på jorda – er bevart.

Astronomenes teleskoper kan se ut i verdensrommet uten å bli plaget av den tykke atmosfæren på jorda og radiostøy fra alt det elektroniske utstyret vårt. Men først og fremst kan månen bli springbrettet som lar oss reise til Mars og enda lenger ut i solsystemet.