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Bau einer Mondbasis: Teil 1 – Herausforderungen und Gefahren

Also wollen wir zum Mond. Wieso den? Denn der Mond ist für uns eine ideale „Staging-Station“, um Materialien und Arbeitskräfte außerhalb des tiefen Gravitationsbrunnens der Erde anzusammeln. Vom Mond aus können wir Missionen in den Weltraum schicken und Kolonisten zum Mars bringen. Touristen können auch an einem kurzen Besuch interessiert sein. Bergbauunternehmen werden dort zweifellos ihr Lager aufschlagen wollen. Das Streben nach Wissenschaft ist auch ein großer Anziehungspunkt. Aus welchem ​​Grund auch immer, um auf diesem kleinen staubigen Satelliten präsent zu sein, müssen wir eine Mondbasis bauen. Ob kurz- oder langfristig, der Mensch muss den Mond besiedeln. Aber wo würden wir leben? Wie konnten wir in dieser lebensfeindlichen Landschaft überleben? Hier werden Bauingenieure eingreifen, um die extremsten Lebensräume zu entwerfen und zu bauen, die je konzipiert wurden…

Bemannte Missionen zum Mars nehmen im Hinblick auf die Kolonisierungsbemühungen einen großen Stellenwert ein, daher ist es an der Zeit, sich auf die laufenden und etablierten Konzepte zur Kolonisierung des Mondes zu konzentrieren. Wir haben derzeit ein Mittel, um dorthin zu gelangen (es ist schließlich fast 40 Jahre her seit Apollo 11) und unsere Technologie ist weit genug fortgeschritten, um das Leben im Weltraum zu erhalten. Der nächste Schritt besteht darin, mit dem Bauen zu beginnen… Moon Base“ beschäftigen wir uns mit den unmittelbaren Problemen, mit denen Ingenieure bei der Planung von Lebensräumen auf einer Mondlandschaft konfrontiert sind.

„Building a Moon Base“ basiert auf Forschungen von Haym Benaroya und Leonhard Bernold („Engineering of lunar bases“)

Noch immer tobt die Debatte, ob der Mensch zuerst auf dem Mond oder auf dem Mars siedeln soll. Der Mars wird oft als die ultimative Herausforderung für die Menschheit angesehen: auf einem anderen Planeten als der Erde zu leben. Aber wenn wir in wolkenlosen Nächten auf uns herabblicken, ist der helle und erreichbare Mond. Von hier aus können wir die Details der Mondlandschaft mit bloßem Auge sehen, sie ist im Vergleich zu den Planeten astronomisch so nah, dass viele glauben, dass der Mond unsere erste Anlaufstelle sein sollte, bevor wir das halbe Jahr beginnen (bestenfalls). Reise zum Roten Planeten. Es hilft auch, da wir schon dort waren…
Die Besatzung von Apollo 17 streifte 1972 über die Mondlandschaft, die letzte bemannte Mission zum Mond (Bild: NASA)
Die Meinung hat sich in den letzten Jahren etwas vom „Mars Direct“-Plan (Mitte der 1990er Jahre) hin zur „Moon First“-Idee verschoben, und dieser Wandel wurde kürzlich von US-Präsident George W. Bush hervorgehoben, als er 2004 Pläne vorlegte für die Wiederherstellung einer Präsenz auf dem MondVorwir können mit der Planung für den Mars beginnen. Es ergibt Sinn; Viele physiologische Probleme des Menschen müssen noch identifiziert werden, und die Technologie zur Kolonisation kann nur dann in vollem Umfang getestet werden, wenn… nun… Kolonisation.

Zu verstehen, wie sich der menschliche Körper an das Leben bei niedrigem G anpasst und wie sich neue Technologien an einem Ort in der Nähe von ihrem Zuhause verhalten werden, wird nicht nur für Mondkolonisten und Astronauten sicher, sondern auch sinnvoll sein. Die Erforschung des Weltraums ist gefährlich genug, und die Minimierung des Risikos eines Missionsfehlschlags wird für die Zukunft der bemannten Erkundung des Sonnensystems entscheidend sein.

Wo fängt man also an, wenn man eine Mondbasis entwirft? Ganz oben auf der To-Do-Liste der Bauingenieure stehen die Schäden, denen Baumaterialien ausgesetzt sind, wenn sie einem Vakuum ausgesetzt werden. Schäden durch starke Temperaturschwankungen, Mikrometeoriteneinschläge mit hoher Geschwindigkeit, hohe nach außen gerichtete Kräfte von unter Druck stehenden Habitaten, Materialsprödigkeit bei sehr niedrigen Temperaturen und kumulativer Abrieb durch hochenergetische kosmische Strahlung und Sonnenwindpartikel werden in der Planungsphase alle eine wichtige Rolle spielen. Sind alle Gefährdungen skizziert, kann mit den Arbeiten an den Bauwerken selbst begonnen werden.

Der Mond übt eine Anziehungskraft von 1/6 der Erdanziehungskraft aus, sodass Ingenieure weniger schwerkraftbeschränkte Strukturen bauen können. Außerdem sollten nach Möglichkeit lokale Materialien verwendet werden. Die Startkosten von der Erde für Baumaterialien wären astronomisch, daher sollten Baumaterialien abgebaut und nicht importiert werden. Lunar Regolith (feinkörniges pulverisiertes Mondgestein) zum Beispiel kann verwendet werden, um Teile von Lebensräumen zu bedecken, um Siedler vor krebserregender kosmischer Strahlung zu schützen und zu isolieren. Studien zufolge ist eine Regolithdicke von mindestens 2,5 Metern erforderlich, um den menschlichen Körper vor einer „sicheren“ Hintergrundstrahlung zu schützen. Außerdem ist eine hohe Energieeffizienz erforderlich, daher müssen die Designs hochisolierende Materialien enthalten, um einen minimalen Wärmeverlust zu gewährleisten. Zusätzlicher Schutz vor Meteoriteneinschlägen muss in Betracht gezogen werden, da der Mond eine Atmosphäre nahe Null hat, die notwendig ist, um ankommenden Weltraumschrott zu verbrennen. Vielleicht wären unterirdische Behausungen eine gute Idee?
Künstlerische Darstellung einer Mondexplosion – verursacht durch den Einschlag eines Meteoriten (Bild: NASA)
Der eigentliche Bau einer Basis wird an sich schon sehr schwierig sein. Offensichtlich stellt die Umgebung mit niedrigem G für Bauarbeiter einige Schwierigkeiten dar, sich fortzubewegen, aber das Fehlen einer Atmosphäre würde sich als sehr schädlich erweisen. Ohne die Luftpolsterung um die Bohrwerkzeuge herum wird die Gleitreibung während der Bohrarbeiten verstärkt und erzeugt enorme Wärmemengen. Bohrer und Gestein verschmelzen und behindern den Fortschritt. Sollten Abrissarbeiten durchgeführt werden müssen, würden Explosionen im Vakuum unzählige Hochgeschwindigkeitsraketen erzeugen, die alles in ihrem Weg durchbrechen, ohne dass eine Atmosphäre sie aufhalten könnte. (Sie würden während der Bergbauaktivitäten nicht in einem aufblasbaren Habitat zu Abend essen wollen, falls ein Gesteinsfragment in Ihre Richtung fliegt…) Außerdem würde der ausgestoßene Staub alles verdecken und sich statisch auf Maschinen absetzen und alles verunreinigen. Eine Dekontamination über Luftschleusen wird nicht effizient genug sein, um den gesamten Staub aus Raumanzügen zu entfernen, Mondstaub würde aufgenommen und eingeatmet – ein Gesundheitsrisiko, das wir erst vor Ort verstehen werden.



„Building a Moon Base“ basiert auf Recherchen von Haym Benaroya und Leonhard Bernold („Engineering von Mondbasen')

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