Nu bygger vi ­månkolonin

Redan om tre år sänder Nasa upp den nya rymdstationen Lunar Gateway. Den blir porten till månen för de astronauter som med självrengörande ­dräkter och uppblåsbara bostäder ska inta jordens naturliga satellit.

ESA & NASA

I ett helt nytt testcentrum i Köln i Tyskland täcks golvet av ett tjockt lager damm. Här börjar människans nästa resa till månen. Måndammet var en plåga för Apolloastronauterna.

Det fastnade på hjälmarna, gjorde det svårt att se och trängde hela tiden in i lederna på rymddräkterna, som snabbt blev slitna. Eftersom de fina partiklarna inte slipas av väder och vind som på jorden är de vassa som rakblad.

Samtidigt gör den kraftiga ultravioletta strålningen på månen att dammet laddas med statisk elektricitet och fastnar på precis allt. Trots det har konstgjort måndamm, framställt av finmalen vulkanisk aska, nu blivit hårdvaluta.

Det konstgjorda dammet behövs nämligen i Köln, där det europeiska rymdorganet ESA och det tyska rymdforskningscentrumet snart ska inviga Luna – världens största träningsanläggning för månresenärer.

Luna är 1 000 kvadratmeter stor och täcks av ett tjockt lager konstgjort måndamm.

Anläggningen är det första steget i ett ambitiöst internationellt projekt som under de närmaste årtiondena ska göra det möjligt för människan att återvända till månen, den här gången i en permanent koloni, som inte bara ska fungera som språngbräda för resor längre ut i solsystemet utan också som en avancerad forskningsstation.

Ny rymdstation runt månen

Drömmen om att kolonisera jordens största satellit har fått vingar. År 2016 lanserade ESA:s generaldirektör Jan Wörner idén om en internationell månby och planerna fick snabbt uppbackning av indierna, ryssarna och kineserna.

Samtidigt tog USA initiativ till att bygga en rymdstation i omloppsbana runt månen, vilket ska ske i samarbete med Europa, Japan, Ryssland och Kanada.

Rymdbuss ­flyger reguljärt till månen

Nasa och det amerikanska företaget Lockheed Martin utvecklar en rymdbuss som ska transportera astronauter till månen från en rymdstation i omloppsbana runt planeten. Bussen är flexibel och kan landa var som helst på månen.

1. Rymdstation i omloppsbana blir bas

I slutet av 2020-talet sänds astronauter rutinmässigt till månstationen Lunar Gateway. Förutom bostadsmoduler finns där även en dockningsmodul från vilken farkoster sänds till månen.

2. Rymdbuss fortsätter till månen

Färden från rymdstationen till månen sker med en 14 meter hög rymdbuss med plats för fyra astronauter och ett ton last. Den har ingen fast bas på månen utan kan landa var som helst.

3. Rum för astronauter i två veckor

Likt en husbil kommer rymdbussen att ha fällbara sängar, bord och andra möbler så att astronauterna kan vistas på månen i upp till två veckor i taget.

När rymdstationen Lunar Gateway är klar i slutet av 2020-talet ska den bli en port till månen. Den ska kretsa i en sex dagar lång omloppsbana vars avstånd varierar mellan 1 500 och 70 000 kilometer.

I sitt slututförande ska rymdstationen förutom bostadsmoduler, som tillfälligt kan hysa astronauter, även innehålla vetenskapliga laboratorier och fungera som en hållplats för farkoster som färdas fram och tillbaka mellan jorden och månen.

Rymdkapslar med astronauter sänds upp till stationen med nya, stora lyftraketer. Där förs besättningen över till en återanvändbar rymdbuss som kan landa på olika ställen på månen.

På månens yta fungerar bussen som en husbil i vilken astronauterna kan bo i ett par veckor och utforska omgivningarna innan de återvänder till rymdstationen.

Under de första åren tankas rymdbussen på stationen med bränsle från jorden, men senare är det månen själv som ska stå för bränslet.

Då kan rymdbussen transportera bränsle från månen till rymdstationen, där rymdfärjor kan tankas och antingen sändas vidare ut i solsystemet eller tillbaka till jorden.

Vatten ger bränsle

Vatten är månresenärernas första utmaning. Det finns stora mängder vatten nära månens poler, desto mindre vid ekvatorn.

Apollokapslarna landade nära månens ekvator och proverna av måndammet, regoliten, som astronauterna tog med sig hem tydde på att månens yta var snustorr.

Nya rymddräkter blir smidiga och självrengörande

1 / 4

undefined

1234

Hittills har damm och stela dräkter hämmat astronauterna när de rört sig i rymden, men nya skräddarsydda och dammavvisande rymddräkter håller på att utvecklas. Den första, Nasas dräkt Z2, är klar redan år 2020.

© NASA & Claus Lunau

Därför kom det som en stor överraskning när den indiska satelliten Chandrayaan-1 år 2010 lät en sond falla fritt ner i den stora Shackletonkratern vid månens sydpol och registrerade vattenmolekyler i det moln av damm och gas som nedslaget gav upphov till.

I dag tror astronomerna att de djupa, mörka och iskalla kratrarna vid polerna innehåller upp till tio miljarder ton vatten.

De stora mängderna vatten kan inte bara förse människorna på en månbas med vatten och syre till luft, utan kan även användas för att framställa raketbränsle i form av syre och väte.

Metoden, så kallad elektrolys, går ut på att klyva vattnet till syre och väte med hjälp av elektricitet. Vattnet kan utvinnas med gruvrobotar som först förångar isen i en kraters yta och sedan samlar vattenångan i behållare, där den kondenseras till vatten.

12 personer har hittills ­besökt månen. Samtliga är ­amerikanska astronauter.

Robotfordonen får el från solcellspaneler och omvandlar den till värme. Solljuset måste dock först ledas ner till robotfordonen i kratrarnas eviga skugga.

Här har Nasas forskare hämtat inspiration från den norska staden Rjukan, där gigantiska speglar på de kringliggande bergen sedan år 2013 har reflekterat solljus till stadens centrala torg, som tidigare låg helt i skugga på vintern.

Ett annat sätt att skaffa vatten är att robotfordonen samlar måndamm på kratrarnas botten och värmer dammet i inbyggda ugnar. Här kan experiment på ESA:s månträningsanläggning Luna användas för att komma fram till den bästa tekniken.

Med tiden ska Luna få en krater i vilken forskarna bland annat kan undersöka vilka robotfordon som är bäst på att röra sig uppför och nedför branta kraterväggar.

När vatten och raketbränsle kan framställas i stor mängd kommer månbasen att få en viktig roll som tankstation för såväl bemannade som obemannade expeditioner till Mars.

Om vi inom loppet av 30 år beger oss ut i solsystemet på allvar kan både vattengruvor och bränslefabriker på månen bli en bra affär.

Damm skyddar astronauterna

Till skillnad från jorden har månen varken något starkt magnetfält eller någon tjock atmosfär som skyddar mot skadlig partikelstrålning från solen och kosmisk strålning från yttre rymden, som är ännu farligare.

För att astronauterna ska kunna vistas på månens yta under någon längre period måste man därför snabbt bygga strålningssäkra bostäder.

Månbasen blir självförsörjande

Forskarna har börjat planera framtidens permanenta månbas, som ska vara ­självförsörjande med vatten, syre och mat. Där ska man på sikt ägna sig åt gruvdrift och produktion av raketbränsle till expeditioner längre ut i solsystemet.

Maciej Rebisz

Solpaneler ger energi

Dagtid ger solceller el till bostäder, gruvutrustning och bränslefabriker. På nätterna täcks energibehovet av bränsleceller som omvandlar syre och väte till vatten.

Maciej Rebisz

Robotfordon ­smälter is till vatten

Isen på månens yta ligger framför allt på botten av djupa, kalla kratrar. Vattnet kan utvinnas med robotfordon som förångar isen och samlar vattenångan i behållare.

Maciej Rebisz

Växthus producerar mat

Livsmedel som grönkål, potatis och tomater odlas i övertäckta växthus där växternas rötter badar i näringsrikt vatten. Ljuset kommer från lysdioder.

Maciej Rebisz

Hus skyddar mot strålning

På månen finns ingenting som skyddar mot vare sig strålning eller meteoriter. Ett uppblåsbart skelett till bostäder och arbetsplatser tas med från jorden och täcks av ett tak av tegel som tillverkas på plats med 3D-skrivare.

Maciej Rebisz

Måndamm ger syre och metaller

Måndamm innehåller syre, som är bundet i metalloxider. ­Syret kan friges med höga ­temperaturer och i en reaktion med väte. Som en extra bonus får måninvånarna även metaller.

Maciej Rebisz

Till en början kommer uppblåsbara bostäder att sändas upp från jorden och skyddas med ett tjockt lager måndamm. En permanent bemannad bas behöver dock bättre skydd än så.

Forskare på det tyska rymdcentrumet i Köln arbetar för närvarande med att omvandla det konstgjorda måndammet till tegel.

Det bränns till en gjutmassa vid en temperatur av 1 100 grader, som kan uppnås på månen genom att koncentrera solljus från stora speglar på solbelysta bergväggar. Den varma gjutmassan läggs sedan i lager med hjälp av en 3D-skrivare.

16,5 procent av din tyngd känner du på månen, detta på grund av den svagare gravitationen.

I laboratoriemiljö har forskarna redan framställt tegel med en styrka som motsvarar en femtedel av den hos betong.

Det kan användas för att bygga välvda tak ovanför bostäderna. De kommer både att tåla månskalv och kunna bära upp ett tjockt lager av damm och grus.

En annan möjlighet är att hitta naturliga håligheter i berget och inrätta en månbas som är väl skyddad av klipporna ovanför. Därför har forskarna börjat leta efter lavatunnlar som urholkats av vulkanisk aktivitet i månens barndom.

År 2017 hittade den japanska satelliten Selene en eventuell lavatunnel, som av allt att döma sträcker sig flera kilometer under Marius Hills på månens dagsida.

Under de kommande åren kan satelliter och obemannade landare hitta fler lovande platser som kommer att kunna undersökas av astronauter när rymdbussen från rymdstationen är redo att landa på olika platser på månen.

Kapplöpningen har börjat

Först landar de obemannade robotfordonen och sedan följer en bemannad rymdstation i omloppsbana runt månen. Därifrån skickas astronauter ner till månen där de förbereder sig inför att bygga en bemannad månbas.

  • 2019

    Indiens expedition Chandrayaan-2 landar vid månens sydpol. Där ska ett robotfordon bland ­annat leta efter is nära ytan.

  • 2020

    Det amerikanska gruvbolaget Moon Express landar i en krater med en så kallad hoppare, som ska leta efter mineral. Nasa sänder rymdkapseln Orion i omloppsbana runt månen med den nya, stora lyftraketen SLS. Under sin jungfrufärd är Orion obemannad.

  • 2022

    Ryssland sänder landaren Luna-27 till månen. Farkosten, som ska leta efter is, har bland annat med sig en två meter lång borr. Nasa placerar den första modulen till den nya rymdstationen Lunar Gateway i omloppsbana runt månen. Bostadsmodulen sänds upp år 2024.

  • 2023

    Nasa sänder de två första astronauterna i omloppsbana runt månen i den nya rymdkapseln Orion, som har plats för sex astronauter. SpaceX sänder rymdturister i omloppsbana runt månen i farkosten Starship, som sänds upp med den 106 meter höga lyftraketen BFR.

  • 2024

    Astronauter bemannar månstationen. Stationen byggs ut med bostadsmoduler och en dockningsmodul till farkoster.

  • 2025-2027

    Landare och robotfordon undersöker om vatten, syre och väte kan produceras på månen och hittar de bästa platserna för en månbas.

  • 2027-2030

    Återvinningsbara farkoster transporterar astronauter från rymdstationen till månen, där pionjärerna gör sig redo att producera vatten och bränsle.

  • 2030-2035

    Bostäder byggs på månen. Lokalproducerat raketbränsle transporteras till rymdstationen, där farkoster sänds vidare ut i rymden.

  • 2040

    En permanent bas byggs. Basen är självförsörjande med mat och energi, medan gruvdrift ger vatten och bränsle.

När det gäller astronauternas hälsa blir den största utmaningen att utveckla rymddräkter som skyddar mot strålning under månpromenader.

I dag är det bara tunga grundämnen, exempelvis bly, som effektivt hindrar partikelstrålning. Till och med i tunna lager väger emellertid bly för mycket för rymddräkter.

Forskarna har fortfarande inte kommit fram till någon riktigt bra lösning, men flera forskargrupper använder sig av nanoteknik för att utveckla en lätt yta som ger ett effektivt skydd mot strålning.

Strålning skadar astronauternas hjärna

Astronauterna på en framtida månbas kommer att utsättas för betydligt kraftigare strålning än kollegorna på Den internationella rymdstationen ISS, som skyddas av jordens magnetfält. Nya försök med möss tyder på att strålningen orsakar allvarliga hjärnskador.

  1. I en amerikansk studie bestrålades möss i åtta veckor med samma typ av syrejoner som i kosmisk strålning. Bilden visar en nervcell.

  1. I hjärnan tar nervcellerna emot signaler från sina grannceller genom en typ av nervtrådar som kallas dendriter (blå).

  1. Efter bestrålningen hade mängden dendriter minskat. Tester visade att mössens minne hade försämrats.

Andra forskare undersöker om läkemedel kan förebygga strålskador eller hjälpa kroppen att läka sådana skador.

Kål och mjölmaskar på menyn

Med tanke på att det är dyrt att sända mat till månen måste månbasen så snart som möjligt bli självförsörjande med livsmedel.

I januari 2019 kom goda nyheter om att de första växterna hade spirat på månen, i en liten växtkammare ombord på den kinesiska landaren Chang’e 4.

Det rörde sig om bomull, som ju inte kan ätas och som dessutom dog efter en kort tid. Men försök på Den internationella rymdstationen ISS har visat att det går att odla sallad i låg gravitation.

Samtidigt har Nasa utvecklat Prototype Lunar Greenhouse, ett uppblåsbart växthus för användning på månen där forskarna undersöker vilka växter som innehåller flest livsnödvändiga näringsämnen. De ska helst komma från färska växter eftersom många av dessa ämnen, exempelvis kalium, vitamin C och vitamin K, bryts ner vid lagring.

Slutsatsen är tydlig: Grönkål är bäst med sin höga halt av fibrer och vitaminer. Andra bra växter i ett månväxthus är potatis, som är mättande för astronauterna, samt rapsolja för matlagning.

Även om månresenärerna huvudsakligen kommer att äta vegetariskt arbetar flera forskare med att lägga till animaliskt protein i kosten.

3,8 centimeter bort från ­jorden rör sig månen varje år.

I en 370 dagar lång isoleringsstudie på den kinesiska träningsbasen Lunar Palace 1 odlade de kinesiska astronauterna mjölmaskar som ett komplement till grönsakerna.

Ryska forskare undersöker också möjligheten att odla karpar i akvarier på en månbas.

Månens första växthus blir slutna, övertäckta system där växterna får ljus från lysdioder och växer i så kallade hydroponiska system, där rötterna badar i näringsrikt vatten.

Nasa har dock börjat undersöka om växter kan odlas i artificiellt måndamm. Om man lyckas förvandla regoliten till jord kan grönsakerna kompletteras med frukt från små träd.

Månen visar solsystemets historia

Det är 50 år sedan Apolloastronauterna gick på månen, och även med en försiktig förutsägelse är en stor bemannad bas på månen om 50 år inte någon orealistisk tanke.

De första stegen mot denna vision tas i dammet på träningsanläggningen Luna i Köln. Där finns ett system av kranar, rullar och trissor i taket som med hjälp av kablar kopplas till astronauternas rymddräkter, så att de får en realistisk upplevelse av att röra sig i månens svaga gravitation.

Dessutom kan framtidens experimentella rymddräkter, som repellerar elektriskt laddat måndamm och som gör att dräkterna inte slits ut av dammet under långa vistelser på månen, testas på basen.

På Luna finns även lampor som kan efterlikna ljuset på olika delar av månen. Snart ska ESA också bestämma sig för utformningen av ett hus stort som en fartygscontainer dit astronauterna kan dra sig tillbaka under långa träningspass.

Basen kan byggas på två ställen

Ekvatorn saknar is
Ekvatorn (1) är den lämpligaste platsen för landning och uppsändning av raketer. Därifrån kan kolonisatörerna stå i ständig radiokontakt med jorden. Mängden is är dock minimal, vilket kan göra det svårt att skaffa vatten.

Polerna tappar radiokontakt
På polerna (2) finns det gott om is, men de många bergen gör landningar mer riskabla. I perioder fungerar dessutom inte radiokommunikationen till jorden därifrån.

Senare ska anläggningen få ett energisystem med solceller som producerar el.

Där kan astronauterna inte bara testa att damma av panelerna utan också prova teknik för att klyva vatten till syre och väte till raketbränsle.

Det sistnämnda blir troligen månens viktigaste resurs, eftersom expeditioner till bland annat Mars blir betydligt billigare om raketerna kan tankas på månen med lokalt producerat bränsle och sändas upp i den svaga gravitationen, som bara är en sjättedel av jordens gravitation.

Även för forskarna blir månen ett paradis. Geologer kan kartlägga asteroidbombardemanget i solsystemets barndom, eftersom de flesta av de 3,9 miljarder år gamla kratrarna till skillnad från på jorden finns kvar på månen.

Astronomernas teleskop kan se ut i rymden utan att störas av jordens atmosfär och radiobrus från elektronisk utrustning.

Månen kan också bli den språngbräda som förverkligar visionen om att resa till Mars och ännu längre ut i solsystemet.

Läs också:

ISS

360-gradersvideo tar med dig på rymdvandring

1 minut
Jurij Gargarin
Rymdresor

50 år: Första bemannade rymdflygningen

2 minuter
Rymdresor

Kan man gråta i rymden?

1 minut

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!