Nu bygger vi månekolonien

I et helt nyt testcenter i den tyske by Köln er gulvet dækket af tykt lag støv – og her begynder menneskets næste rejse til Månen.

Månestøvet var en plage for Apollo-astronauterne, fordi støvet klæbede sig til deres hjelme, slørede udsynet og ubønhørligt trængte ind leddene på rumdragterne, som hurtigt blev slidte.

De fine korn bliver ikke slebet af vind og vejr ligesom på Jorden, og derfor er partiklerne skarpe som barberblade. Samtidig medfører den heftige ultraviolette stråling ved måneoverfladen, at støvet er ladet med statisk elektricitet og klæber sig fast til alt.

Alligevel er kunstigt månestøv fremstillet af fintmalet vulkansk aske nu kommet i høj kurs.

Det kunstige støv skal nemlig bruges i Köln, hvor det europæiske rumfartsagentur, ESA, og det tyske rumforskningscenter snart åbner verdens største træningsfacilitet, Luna, for månefarere.

Luna har et areal på tusind kvadratmeter og er dækket med et tykt lag kunstigt månestøv. Anlægget er blot første skridt i en storstilet international plan, der i løbet af de næste årtier skal få mennesket tilbage på Månen.

Denne gang i en permanent koloni, der ikke kun skal fungere som springbræt for rejser længere ud i Solsystemet, men også som toptunet forskningsstation.

Ny rumstation kredser om Månen

Drømmen om at kolonisere Jordens største satellit har fået vinger. I 2016 lancerede ESA’s generaldirektør, Jan Wörner, idéen om en international månelandsby, og planerne fik hurtigt opbakning fra inderne, russerne og kineserne.

Samtidig tog USA initiativ til at bygge en rumstation i kredsløb om Månen, hvilket vil ske i samarbejde med Europa, Japan, Rusland og Canada.

Rumstationen Lunar Gateway skal være adgangsporten til Månen, når den er fuldt udbygget sidst i 2020’erne. Her skal den kredse i et seks dage langt omløb, hvor afstanden svinger fra 1500 til 70.000 kilometer.

I den endelige udgave vil rumstationen ud over beboelsesmoduler – der midlertidigt kan huse astronauter – også indeholde videnskabelige laboratorier og fungere som holdeplads for fartøjer, der rejser frem og tilbage til henholdsvis Jorden og Månen.

Rumkapsler med astronauter sendes op til stationen med nye, store løfteraketter. Her skifter mandskabet til en genbrugelig rumbus, som kan lande forskellige steder på Månen.

På måneoverfladen fungerer bussen som en campingvogn, hvor astronauterne kan bo i et par uger ad gangen og udforske omgivelserne, inden de vender tilbage til rumstationen.

I de første år optankes rumbussen på stationen med brændstof fra Jorden, men senere skal Månen levere brændstoffet.

Og så kan rumbussen transportere brændstof fra Månen til rumstationen, hvor rumfærger kan blive optanket og sendt videre ud i Solsystemet eller retur til Jorden.

Vand leverer brændstof

Månefarernes første udfordring er vand. Det findes i store mængder nær Månens poler, men kun i mindre grad ved dens ækvator.

Apollo-kapslerne landede tæt på Månens ækvator, og de prøver af månestøvet – regolitten – som astronauterne bragte med sig hjem, tydede på, at måneoverfladen var knastør.

Det var derfor en stor overraskelse, da den indiske satellit Chandrayaan-1 i 2010 sendte en sonde i frit fald ned i det store Shackleton-krater ved Månens sydpol og detekterede vandmolekyler i den sky af støv og gas, som nedslaget udløste.

I dag mener astronomerne, at de dybe, skyggefulde og iskolde kratere ved hver af de to poler indeholder op til 10 milliarder tons vand.

De rige mængder vand kan ikke alene forsyne beboerne i en månebase med vand og ilt til luft, men kan også bruges til at fremstille store mængder raketbrændstof i form af ilt og brint.

Metoden bag kaldes elektrolyse og går ud på at spalte vandet til ilt og brint ved hjælp af strøm. Vandet kan udvindes med minerovere, som fordamper isen i et kraters overflade og derefter opsamler vanddampen i beholdere, hvor den kondenserer til vand.

Roverne får strøm fra solcellepaneler og omsætter den til smeltevarme. Sollyset skal dog først dirigeres ned til roverne i kraternes evige skygge.

Her har NASA’s forskere hentet inspiration i den norske by Rjukan, hvor gigantiske spejle anbragt i de omkringliggende bjerge siden 2013 har sendt sollys ned på byens centrale plads, som ellers lå i skygge om vinteren.

En alternativ metode til vandhøst er, at roverne opsamler månestøv på bunden af kraterne og opvarmer støvet i indbyggede ovne.

Her kan eksperimenter på ESA’s månetræningsanlæg Luna give et realistisk bud på den bedste teknologi.

Med tiden vil Luna blive udstyret med et krater, hvor forskerne blandt andet kan undersøge, hvilke typer månerovere der er bedst til at bevæge sig op og ned ad stejle kratervægge.

Når vand og raketbrændstof kan fremstilles i store mængder, vil månebasen få en afgørende rolle som tankstation for både bemandede og ubemandede missioner til Mars.

Hvis vi om 30 år for alvor bevæger os ud i Solsystemet, kan både vandminer og brændstoffabrikker på Månen blive en rigtig god forretning.

Støv skærmer astronauterne

I modsætning til Jorden har Månen hverken et stærkt magnetskjold eller en tyk atmosfære, som beskytter imod sundhedsskadelig partikelstråling fra Solen og den endnu farligere kosmiske stråling fra det ydre rum.

Hvis astronauterne skal opholde sig på måneoverfladen i lange perioder, er det derfor nødvendigt hurtigt at få bygget strålingssikrede habitater.

I første omgang vil oppustelige habitater blive opsendt fra Jorden og beskyttet med et tykt lag månestøv, men en permanent bemandet base får brug for bedre sikring.

Derfor arbejder forskerne på det tyske rumforskningscenter i Köln i øjeblikket med at omdanne kunstigt månestøv til mursten.

Støvet brændes til en slags støbemasse ved en temperatur på 1100 °C, som kan opnås på Månen ved at koncentrere sollys fra store spejle på solbeskinnede bjergvægge. Den varme støbemasse lægges derefter i lag med en 3D-printer.

Forskerne har allerede fremstillet mursten i laboratoriet med en styrke, der svarer til en femtedel af styrken i beton.

De kunstige mursten kan bruges til at bygge stærke, bueformede lofter over habitaterne, så taget både kan tåle måneskælv og bære et tykt lag støv og grus.

En anden mulighed er at finde naturlige bjerghuler og her indrette en månebase, som er godt beskyttet af de ovenliggende klipper. Derfor er forskerne begyndt at lede efter lavatunneller, som er udhulet af vulkansk aktivitet i Månens barndom.

I 2017 fandt den japanske satellit Selene en mulig lavatunnel, som efter alt at dømme strækker sig flere kilometer under Marius-højene på Månens dagside.

I de kommende år kan satellitter og ubemandede landere finde flere lovende lokaliteter, som så kan undersøges af astronauter, når rumbussen fra rumstationen bliver klar til at lande forskellige steder på Månen.

Når det gælder astronauternes helbred, bliver den største udfordring at udvikle rumdragter, der beskytter dem mod stråling under månevandringerne.

I dag er det kun tunge grundstoffer som for eksempel bly, som effektivt blokerer partikelstråling, men selv i tynde lag vejer bly alt for meget til rumdragter.

Forskerne har stadig ikke en rigtig god løsning, men flere forskningshold arbejder på ved hjælp af nanoteknologi at udvikle en let overflade, der effektivt kan beskytte mod stråling.

Andre forskere er i gang med at undersøge, om medicin kan forebygge stråleskader eller hjælpe kroppen med at reparere skaderne.

Menuen er kål og melorme

Månebasen skal hurtigst muligt være selvforsynende med fødevarer, da det er dyrt at sende mad til Månen.

Og i januar 2019 kom der opmuntrende nyt, da de første planter spirede på Månen i et lille vækstkammer ombord på den kinesiske lander Chang’e 4.

Her var der tale om bomuld, som ikke kan spises og døde efter kort tid. Men forsøg på Den Internationale Rumstation har vist, at det er muligt at dyrke salat i lav tyngdekraft.

Samtidig har NASA udviklet et oppusteligt, cylinderformet drivhus til Månen kaldet Prototype Lunar Greenhouse, hvor forskerne undersøger, hvilke planter der rummer flest livsnødvendige næringsstoffer. De skal helst komme fra friske planter, fordi mange af stofferne – for eksempel kalium, C1-vitamin og K-vitamin – nedbrydes ved lagring.

Og konklusionen er klar: Grønkål er med et stort indhold af fibre og vitaminer vinderen.

Andre nyttige planter i et månedrivhus vil være kartofler til at lægge bunden i astronauternes maver og rapsolie til at tilberede maden med.

Selvom månefarerne primært skal leve vegetarisk, arbejder flere forskere på at tilføje animalsk protein i diæten. I et 370 dage langt isolationsforsøg på den kinesiske træningsbase Lunar Palace 1 avlede de kinesiske astronauter melorme som et supplement til grøntsagerne.

Samtidig undersøger russiske forskere muligheden for at holde karper i akvarier på en månebase. De første drivhuse på Månen bliver lukkede og overdækkede systemer, hvor planterne belyses med LED-lamper og gror i såkaldte hydroponiske systemer, hvor deres rødder bades i næringsrigt vand.

Men NASA er begyndt at undersøge, om planter kan vokse i kunstigt månestøv. Hvis det lykkes at forvandle regolit til jord, kan grøntsager suppleres med frugter fra små træer.

Månen viser Solsystemets fortid

Det er 50 år siden, at Apollo-astronauterne satte deres legendariske fodspor i månestøvet, og selv med en forsigtig spådom er en stor, bemandet base på Månen om 50 år næppe et urealistisk bud.

De første skridt mod den fremtidsvision skal tages i støvet på træningsanlægget Luna i Köln.

Her er loftet udstyret med et system af kraner, ruller og trisser, som ved hjælp af kabler kobles til astronauternes rumdragter, så de får en realistisk oplevelse af at bevæge sig i Månens lave tyngdekraft.

Samtidig giver basen mulighed for at teste fremtidens eksperimentelle rumdragter, som frastøder elektrisk ladet månestøv og sørger for, at dragterne ikke flås i stykker af støvet under lange ophold på Månen.

Luna er desuden udstyret med justerbare lamper, som kan efterligne lyset forskellige steder på Månen, og ESA udvælger snart designet for et habitat på størrelse med en skibscontainer, hvor astronauterne kan trække sig tilbage under lange træningspas.

Senere bliver anlægget udstyret med et energisystem, hvor solceller producerer strøm.

Her kan astronauterne ikke alene teste afstøvning af panelerne, men også støvsikret teknologi til at spalte vand i ilt og brint til raketbrændstof.

Sidstnævnte bliver formentlig Månens vigtigste ressource, da ekspeditioner til blandt andet Mars vil blive langt billigere, hvis raketterne optankes på Månen med lokalt produceret brændstof og letter i den lave tyngdekraft, hvis styrke kun er en sjettedel af Jordens.

For forskerne bliver Månen også et sandt paradis.

Geologer kan kortlægge asteroidebombardementet i Solsystemets barndom, fordi de fleste af de 3,9 milliarder år gamle kratere – i modsætning til på Jorden – er bevaret på Månen.

Astronomernes teleskoper kan se ud i rummet uden bøvl med Jordens tykke atmosfære og radiostøj fra alt vores elektroniske udstyr.

Men først og fremmest kan Månen blive trædestenen, som virkeliggør den vilde vision om at rejse langt til Mars og endnu længere ud i Solsystemet.