Til hovedsiden
    

   
    Bli medlem
    Siste nytt
    Artikler
    Bildeserier
    Temasider
    Bildearkiv
    Foredrag
    Effekter til salgs
    Lenker
    Spørsmål og svar
    Spør oss
    Prosjektoppgave
    Om oss
    NAF på Facebook
    Kontakt oss
    Nettstedskart
    Hovedsiden
Trykk for å lese mer om sitatet
 

Plassering av en bemannet månebase

Av Øyvind Guldbrandsen

 

Artikkel publisert i Nytt om Romfart, 24. årgang, nummer 91, juli-september 1994, sidene 21-24 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.

Skriv ut

Tips bekjent

 

Til tross for at en permanent bemannet månebase neppe vil bli anlagt før et par tiår ut i neste århundre, har man allerede foretatt en del studier av hvilke steder på Månen som vil være best egnet til å inneha en slik base.

Til dags dato har nitten lokaliteter på Månen blitt undersøkt av romfartøy som har myklandet der. Disse romfartøyene er åtte russiske Luna-sonder, fem amerikanske Surveyor-sonder og seks amerikanske, bemannede Apollo-romskip. Stedene som har vært undersøkt, har kunnet fremvise til dels meget varierende trekk og karakteristikker.

Man kan si at den «ressurs» som disse romfartøyene innhentet, var vitenskapelige informasjoner. Og det er liten tvil om at innsamling av vitenskapelige data, alt fra lokale geologiske observasjoner til ikke fullt så lokale astronomiske observasjoner, vil være rangert høyt på listen over hva fremtidige måneferder og ikke minst en fremtidig månebase vil søke tilgang på.

Plasseringssted for en månebase avhenger for en stor del av hvilke oppgaver man har til hensikt å tilegne en slik base. For undersøkelser av selve Månen vil det følgelig være en fordel å plassere basen på et sted hvor flest mulig interessante og varierende geologiske trekk ligger innen rimelig avstand. Geologene er interesserte i steinprøver som i alder strekker seg gjennom et lengst mulig tidsrom av Månens geologiske historie. Prøver fra både havområdene og høylandene er av interesse.

Astronomiske observasjoner fra Månen

Etter hvert som teknologien tillater det, vil Månen høyst sannsynlig bli et yndet sted for plassering av astronomiske observatorier. Grunnene til dette er mange: Et måneobservatorium vil ha praktisk talt alle fordelene dagens astronomiske satellitter har fremfor jordbaserte observatorier, det vil si frigjort fra alle problemene atmosfæren forårsaker av varierende værforhold, turbulens, filtrering av store deler av det elektromagnetiske spektrum og at det er dag halve døgnet. I tillegg til å være kvitt disse problemene vil et teleskop plassert på Månen også ha fordelen av å være fast forankret på en overflate. Man vil slippe mesteparten av det kompliserte stillingskontrollutstyret satellitter er avhengige av, og interferometriske observasjoner, hvor to eller flere teleskoper kobles sammen, vil av samme grunn være betraktelig lettere å utføre. Et fast forankret teleskop vil også vanligvis være enklere for astronauter å vedlikeholde enn satellittmonterte teleskoper dersom astronautene holder til i en nærliggende månebase. En sentral månebase vil kunne besørge den kontinuerlige driften av en rekke observatorier i nærheten. Man slipper da at hvert observatorium må konstrueres som et selvstendig romfartøy, med eget utstyr for kraftforsyning, telemetri etc. På sikt vil dette trolig bli mer økonomisk enn dagens system, hvor hvert enkelt vedlikeholds- eller reparasjonsoppdrag krever en egen dedikert romfergeferd.

Radioastronomi fra Månen

For astronomiske observatorier vil det vanligvis være mest fordelaktig å være plassert ved ekvator. Herfra vil man i løpet av litt over et halvt månedøgn (omtrent to uker) få praktisk talt hele himmelkulen innen synsvidde. Når det gjelder radioobservatorier, bør disse i tillegg plasseres på Månens bakside for å skjerme dem fra den etter hvert ganske omfattende radiostøyen fra menneskelige aktiviteter på Jorden. Radiostøy er et økende problem for radioastronomer, og det er trolig bare et tidsspørsmål før radioastronomene må til Månens bakside for å finne gode nok forhold til å få utført visse observasjoner. Månens svake gravitasjonsfelt vil dessuten gjøre det mulig å konstruere større teleskopskåler enn hva som er praktisk gjennomførbart på Jorden. Man har også fremlagt ideer om at velegnede kratre på Månen skal kunne dreneres om til fast monterte, men til gjengjeld svært store radioteleskopskåler. Det er denne ideen man har brukt til å bygge det 305 m store radioteleskopet i Arecibo, hvor en naturlig fordypning i terrenget er blitt modifisert om til primærreflektoren til verdens største radioteleskop. Den som har prøvd å telle kratre på Månen, vil nok være enig i at det er svært rikelig med egnede fordypninger her.

Ideelt sett burde et radioobservatorium på Månen være plassert like bak Månens rand sett fra Jorden, det vil si på like over 90° østlig eller vestlig lengdegrad. Dette for å være i nærheten av en månebase plassert ved litt under 90°, og som dermed har kontinuerlig utsikt til og kommunikasjonsmuligheter med Jorden.

Men på grunn av Månens librasjon, det vil si dens tilsynelatende vingling om sin egen akse fra side til side sett i forhold til Jorden, bør et radiobservatorium plasseres ved minst 101° østlig eller vestlig lengdegrad for å være tilstrekkelig skjermet fra Jorden. En månebase med permanent utsikt til Jorden vil således måtte bli liggende 600-700 km borte. Dette medfører at det trolig vil være mer hensiktsmessig å benytte kommunikasjonssatellitter plassert i jord-måne-systemets Lagrange-punkter L4 og L5 til å besørge kontakten med Jorden. L4 og L5 ligger i samme bane som Månens bane rundt Jorden, men 60° foran og bak Månen selv. Satellitter plassert her, vil være «låst» fast av Jordens og Månens gjensidige gravitasjonskrefter.

Utnyttelse av måneressurser

Selv om vitenskapelig forskning av forskjellig slag vil være blant de primære oppgavene for en månebase, vil ikke et vitenskapelig interessant område - eller et område som er best egnet for vitenskapelige observasjoner (av Jorden, Solen og himmelkulen) - automatisk komme høyest på listen over plasseringssteder for en månebase. I begynnelsen av utvelgelsesprossessen vil sikkerhet, tilgjengelighet, økonomisk drift (relativt sett, vel å merke) og tilstedeværelsen av kjente ressurser være overveiende vesentlige faktorer.

Etter hvert som man får utforsket Månen nærmere med avanserte romfartøy, vil man ta i betrakning nye kunnskaper om ressurser på Månen som kan utnyttes til bygging og drift av en månebase. Per i dag er kunnskapene på dette området relativt begrenset, spesielt utenfor det nokså smale beltet rundt ekvator som Apollo-romfartøyene som kretset rundt Månen hadde innen observasjonshold. Romsonden Clementine har riktignok gitt oss en betraktelig forbedret kartlegging av måneoverflatens mineralsammensetning, selv om undersøkelser av Månen bare var et biprodukt av prosjektets egentlige formål, nemlig å teste ut innovativ romvåpenteknologi.

Men man er ikke i tvil om at det på Månen finnes mineraler som kan konverteres til bygningsmaterialer, og regner med at det fra andre kan utvinnes, vann, oksygen og drivstoff, i første rekke hydrogen. Dersom drivverdige funn av dette slaget blir gjort på Månen, vil kostnadene til bygging og drift av basen kunne reduseres betraktelig. Håpet er å finne flest mulig varierende ressurser innenfor et minst mulig område. Områder som blir funnet og som har mange utnyttbare materialer av forskjellige typer, vil således konkurrere ut områder med store mengder av et enkelt utnyttbart materiale. Unntaket vil dog kunne være funn av store konsentrater av hydrogen eller karbon i en eller annen form, som is eller kanskje undergrunns gassreserver.

Energi vil være en annen essensiell ressurs. I første omgang til drift av aktivitetene på overflaten, men etter hvert kanskje også for eksport. Den 14 døgn lange månenatten vil gjøre det problematisk å basere seg på solcellepaneler eller andre metoder basert på oppfanging av solenergi. Man må finne hensiktsmessige metoder til å lagre nok energi til bruk under den lange månenatten.

Kjernereaktorer kan være én løsning. Her må imidlertid reaktorbrenselet, i hvert fall inntil man mot formodning skulle finne noe på Månen, fraktes fra Jorden, noe som mange uten tvil vil betrakte som temmelig risikabelt.

Nærmere undersøkelser nødvendig

Dagens kunnskaper om Månen er ikke omfattende nok til at man med rimelig sikkerhet kan peke ut det området på Månen som vil være best egnet som plasseringssted for en månebase. Dersom man imidlertid måtte gjøre et valg i dag, vil landingssedet for Apollo 15 - mellom Hadley-rillen og noen av Apeninnefjellene - være en god kandidat.

Det er nødvendig med nøyere undersøkelser av Månen før man mer seriøst kan vurdere ut plasseringssteder for en månebase. I første omgang ønsker man en ny sonde i polbane, men med mer avanserte instrumenter enn det Clementine var utstyrt med. For eksempel vil nøytronspektrometere og gammastrålespektrometere kunne detektere eventuelle forekomster av vannis og karbondioksidis under overflaten. Man håper at slike forekomster eksisterer ved polområdene.

En polbanesonde må også være utstyrt med kameraer med høy oppløsning, på under én meter, for å undersøke om kandidatområder er beheftet med uforholdsmessig mange steiner og andre uhumskheter som kan skape problemer for landingsfartøy og astronauter ute på overflaten. De samme kameraene vil også kunne brukes til å finne best egnede reiseruter når det etter hvert blir aktuelt å foreta lange ekspedisjoner med bemannede kjøretøyer.

Man tenker seg, etter at dataene fra en polbanesonde er nøye undersøkt, å sende fjernstyrte, ubemannede kjøretøyer utstyrt med blant annet kameraer til de sterkeste kandidatområdene for enda nøyere undersøkelser av eventuelle plasseringssteder for en månebase. Disse kan forlate områdene og fortsette med uavhengige, rent vitenskapelige undersøkelser andre steder etter at månebasebyggingen har kommet i gang. Men før den tid kan det bli aktuelt å sende sonder utstyrt med boreutstyr på jakt etter underjordiske ressurser, og eventuelt returkapsler for å få sendt prøvene tilbake til Jorden, til de beste kandidatområdene etter at kjøretøyene har gjort ferdig sine undersøkelser.

Pol eller ekvator?

Det er uvisst hvor lang tid som vil gå før man er villige til å sette i gang undersøkelser av et slikt omfang, som dog ikke er noe særlig større enn selv de ubemannede måneundersøkelsene som ble foretatt i 1960-årene. Inntil videre må man imidlertid basere seg på det man allerede vet fra før, eller sette opp generelle kriterier for hva som kan være et velegnet sted for å ha en månebase.

Men nesten vi hadde visst ganske lite om detaljene på måneoverflaten er det tre områder som naturlig skiller seg ut som ekstra interessante, nemlig Månens nordpol, sydpol og ekvator.

Tilfeldigvis er Månens ekvatorplan nesten helt sammenfallende med ekliptikken, noe som betyr at enkelte fjelltopper på nord- og sørpolen er under mer eller mindre konstant solbelysning. Solcellepaneler plassert på middels høye tårn på en av disse toppene vil hele tiden se omtrent halve solskiven stikkende over og vandrende rundt langs månehorisonten. Disse vil følgelig kunne produsere solenergi bortimot uavbrutt.

Enkelte andre ting gjør også polområdene interessante som plasseringssted for en månebase. Av samme grunn som at enkelte fjelltopper der er under konstant solbelysning, vil også dype kraterbunner ligge i konstant skygge og således være meget kalde. Dette gjør dem til et attraktivt plasseringssted for infrarøde teleskoper, som er avhengige av ekstrem nedkjøling for å kunne gjøre hensiktsmessige observasjoner. Ulempen vil være at bare halve himmelkulen vil være synlig fra én enkelt pol.

Men en minst like interessant følge av en kontinuerlig og meget kjølig skyggetilværelse er at det under disse kraterbunnene kan befinne seg mengder med vannis og karbondioksidis, etter kometkjerner som gjennom tidene har styrtet ned. Dette vil være essensielle ressurser for en permanent bemannet månebase.

Et annet aspekt som må taes med i beregningen for en månebase er tilgjengelighet. Det er sannsynlig at en månebase vil eksistere parallelt med en romstasjon - om enn ikke nødvendigvis permanent bemannet - i bane rundt Månen. Denne kan fungere som observasjonsutpost, men først og fremst som «omstigningsterminal» mellom romfartøy fra Jorden (eller jordbane) til månebane og fra månebane til måneoverflaten, senere kanskje også til andre deler av Solsystemet.

En satellitt eller romstasjon i bane rundt Månen vil, uansett hvilken inklinasjon banen har til ekvator, krysse ekvatorplanet to ganger (nordover og sørover) per kretsløp. Men på grunn av Månens langsomme rotasjon, vil et visst punkt ved ekvator bare passeres noen få kretsløp etter hverandre hver 14. dag, noe som kan være lang tid i en nødsituasjon. Unntaket vil være romfartøy som har en inklinasjon på nær 0° i forhold til ekvator. Disse vil passere over en ekvatorplassert månebase for hvert eneste kretsløp. Men til gjengjeld vil da bare ekvatorområdene kunne nåes av landingsfartøy sluppet ned fra et slikt romfartøy, dersom man ikke skal bruke uforholdsmessig mye energi. Det vil heller ikke være mulig å observere deler av måneoverflaten særlig langt fra ekvator. På den annen side vil romfartøy som befinner seg i polbane, passere over nordpolen og sørpolen ved hvert eneste kretsløp, men kun polbanefartøy vil naturligvis noen sinne passere over polene.

Materialer fra månejord

For å redusere kostbar transport av bygningsmaterialer fra Jorden, er det en selvfølge at man i størst mulig grad vil utnytte de materialer som finnes på Månen til slike formål.

Noe av første og enkleste man vil benytte månejord til, vil ganske enkelt være å bruke det til å dekke de bemannede basemodulene. Rundt én meter vil gi tilfredsstillende vern mot mikrometeoroider og kosmisk stråling, i tillegg til at dette vil gi en viss termisk isoleringseffekt.

For mer effektiv termisk isolering vil det bli aktuelt å benytte en egnet basalt-type til å spinne steinull. Dette har allerede vært produsert og benyttet i vanlige boliger på Jorden i mange år. Basalter kan også smeltes og støpes til bygningsblokker eller mer komplekse strukturer.

Tilgangen på materialer for produksjon av enkelte metaller, solceller, kaliumoksidbasert sement osv., vil trolig være enklere på Månens høylandsområder enn i havområdene. Også for produksjon av glass vil høylansdsmaterialer være best, mens havmaterialer vil kunne gi best resultater for produksjon av enklere bygningsmaterialer.

Opptil 20 % av voluminnholdet i prøver fra Apollo 11 og 17 inneholder ilmenitt, et materiale som det vil kunne være mulig å utvinne både oksygen, jern og titan fra. Man er imidlertid ikke sikre på om utskilling av ilmenitt, som hovedsakelig finnes i basalter fra havområdene, fra månejorden vil la seg gjøre på en økonomisk forsvarlig måte. Uansett er det liten tvil om at det i selve månejorden finnes mange muligheter til å gjøre en månebase mer og mer selvforsynt etter som utviklingen skrider frem. Kanskje man en dag også oppleve å få en uavhengighetserklæring fra månekolonistene, etter god gammel jordisk tradisjon. Men det tilhører en annen tidsalder.

Tekster til illustrasjoner brukt i artikkelen

En månebasemodul har nylig ankommet fra Jorden og blir heist ned fra det gjenbrukbare nedstigningstrinnet. Mens man i begynnelsen vil være helt avhengige av å få ferdigbygde moduler og andre forsyninger fraktet fra Jorden, vil man med tiden i økende grad benytte seg av selve månejorden for å fremstille det man måtte trenge av bygningsmaterialer og ressurser til drift av basen. (NASA)

Bruk av månekjøretøyer vil være helt nødvendige når man skal ut på lengre ekspedisjoner. I forgrunnen sees kjøretøyet LOTRAN, med en rekkevidde på 100 km for bruk til relativt lokale ekspedisjoner. MOSAP, lenger bak, vil ha en rekkevidde på hele 3000 km og ha kabiner under trykk for at astronautene om bord skal slippe å ha romdrakter på seg hele tiden. Hver av MOSAPs forskjellige moduler kan opereres individuelt, eller - som her - kobles sammen til et tog på opptil fire moduler. Forskjellige typer moduler kan benyttes alt etter ekspedisjones hensikt og behov. (NASA)

Månens sydpolområde opp til 70. sydlige breddegrad. Bildet er en mosaikk av 1500 opptak gjort av romsonden Clementines kamera gjennom rødt filter. Retningen mot Jorden er rett «oppover». I nærheten av Sydpolen ser det ut til å være et relativt stort nedsunket område, muligens et kraterbasseng, hvorav en stor del antakelig ligger i permanent skygge. Det vil i så fall være kaldt nok her til at vann og/eller karbondioksid etter kometnedslag kan ligge bundet i form av is under overflaten. Det ville vært en enorm fordel for driften av en månebase dersom noe slikt kan utvinnes og utnyttes. Bistatiske radarundersøkelser gjort med Clementines radiosender viser at is kanskje kan ligge under overflaten her, men resultatene er ganske usikre. (NASA)

 
Forrige artikkel | Neste artikkel | Alle NOR 1994 | Alle Romfart/NOR
 
 
 

Alt stoff på romfart.no/.com/.org er opphavsrettslig beskyttet.
romfart.no/.com/.org eies og drives av Norsk Astronautisk Forening.