Es klingt wie Science-Fiction, aber der Bau eines riesigen Turms in mehreren Kilometern Höhe auf der Mondoberfläche könnte der beste Weg sein, Sonnenenergie für die langfristige Erforschung des Mondes zu nutzen. Solche Türme würden Sonnenkollektoren über störende geologische Merkmale auf der Mondoberfläche anheben und die für die Stromerzeugung verfügbare Oberfläche vergrößern.
Eine erfolgreiche zukünftige Mondbasis jeder Größe wird zwei Schlüsselressourcen benötigen: Wasser und Strom. Seitdem in den Tiefen von permanent beschatteten Kratern in der Nähe des Südpols des Mondes Hinweise auf gefrorenes Wassereis gefunden wurden, Die Polarregion ist zum Hauptziel der NASA für zukünftige Mondlandungen geworden . Wasser kann natürlich zum Trinken und Pflanzenanbau verwendet werden, aber auch als Raketentreibstoff oder auf molekularer Ebene abgetrennt werden, um atembaren Sauerstoff herzustellen. Aber während sich das Wasser des Mondes tief in den Kraterbecken befindet, wird die Stromerzeugung wahrscheinlich von hoch oben über den Kraterrändern erfolgen, wo bekanntermaßen „Gipfel des ewigen Lichts“ existieren. Diese Gipfel erfahren fast nie Schatten und wären ideale Orte, um Solarzellen zu platzieren, um Wassergewinnungsaktivitäten auf dem Mond zu betreiben.
Die „Gipfel des ewigen Lichts“ sind jedoch klein, und um sie optimal zu nutzen, kann es sinnvoll sein, sie vertikal zu bebauen – was die nutzbare Fläche für die ungehinderte Solarstromerzeugung dramatisch erhöht.
Obwohl es viele Jahrzehnte dauern wird, bis eine solche Konstruktion ernsthaft versucht wird, haben Forscher der Harvard University bereits damit begonnen, die Möglichkeiten und Grenzen eines solchen Projekts auszuarbeiten. Sie veröffentlichten a Preprint-Papier auf ArXiv Ende Februar, das die Physik und Materialwissenschaften erforscht, die den Bau solch riesiger Mondtürme bestimmen würden.
Wasser in der Nähe der Mondpole. Bildnachweis: NASA.
Das höchste jemals gebaute Gebäude der Welt, der Burj Khalifa, ist 828 Meter hoch. Auf dem Mond kann man viel höher bauen, denn die Mondumgebung bietet drei wesentliche Vorteile.
Erstens beträgt die Schwerkraft des Mondes nur 1/6 der Erdanziehung, was bedeutet, dass Gebäude in viel größeren Höhen ihrem eigenen Gewicht standhalten können. Zweitens fehlt der Mondumgebung eine Atmosphäre, was bedeutet, dass Bauherren auf dem Mond die Belastung durch starke Winde nicht wie auf der Erde berücksichtigen müssen. Und schließlich bedeutet die ruhige seismische Umgebung des Mondes, dass sich Mondturmbauer keine Sorgen um die Auswirkungen von Erdbeben oder eher Mondbeben machen müssen.
Unter Berücksichtigung dieser Parameter konnten die Forscher berechnen, dass eine Mindestwandstärke von 20 cm erforderlich ist, um einen bis zu mehreren Kilometer hohen Betonturm sicher zu errichten. Es ist möglich, höher zu bauen, aber die Kosten und die Menge an benötigtem Beton steigen dramatisch über zwei Kilometer hinaus.
Der Burj Khalifa, das höchste Gebäude der Erde, ist 828 m hoch. Bildnachweis: Donaldytong, Wikipedia.
Als Baumaterial wählten die Forscher Beton, weil dieser relativ leicht aus Monderde (Regolith) hergestellt werden kann. Die Kosten für den Transport von Stahlträgern (zum Beispiel) von der Erde wären unerschwinglich, daher ist es unerlässlich, die Türme aus Mondressourcen bauen zu können. Die Forscher maßen auch die Druckspannung des Betongewichts sowie seinen Knickwiderstand, um zu bestimmen, wie hoch eine solche Konstruktion realisierbar wäre.
Während Türme bis zu 17 km theoretisch möglich wären, hat das Team kam zu dem Schluss, dass „Die Masse und das Volumen des Regoliths, das in angemessener Zeit zu Beton verarbeitet werden muss, dürfte für einige Zeit der limitierende Faktor sein. Wenn wir eine Bauzeit von 1 Jahr benötigen, müsste ein 2 km langer Turm 11 mt/Tag verarbeiten. Ein 1 km langer Turm würde 80 % niedrigere Raten erfordern. Das scheinen plausible Zahlen für ein oder zwei Jahrzehnte zu sein.“
Hoch aufragende Mond-Wolkenkratzer sind also nicht nur möglich, sondern auf lange Sicht vielleicht die praktischste Lösung für die Stromerzeugung auf dem Mond. Der Tag, an dem ein Lunar-Gebäude die Höhe des Burj Khalifa übertrifft, ist noch in weiter Ferne, aber da das Artemis-Programm dieses Jahrzehnt plant, zum Mond zurückzukehren, könnte der Grundstein für ein solches Projekt in nicht allzu ferner Zukunft gelegt werden.
Erfahren Sie mehr: Sephora Ruppert, Amia Ross, Joost Vlassak, Martin Elvis, “ Türme auf dem Mond: 1. Beton . 'ArXiv-Vordruck.
Feature-Bild: Earthrise, aufgenommen von der Besatzung von Apollo 8. Bildnachweis: NASA.