Jak postavit základnu na Měsíci?

Lidé se na Měsíci naposledy procházeli před 45 lety. Od té doby lidstvo uvažuje, zda a jakým způsobem se tam vrátit. Existují plány na stavbu obřího dalekohledu na odvrácené straně Měsíce, diskutuje se také o využití tamních nerostných surovin. Například helia-3, které by se mohlo dovážet na Zemi a uplatnit se díky jaderné fúzi jako zdroj energie. V neposlední řadě může lunární povrch posloužit jako tréninková základna před cestou k Marsu a dalším vzdálenějším cílům.

Všechny tyto plány předpokládají, že lidé budou mít na Měsíci zázemí pro delší pobyt. Má to ale jeden háček: doprava každého kilogramu nákladu k Měsíci je desetkrát dražší než jeho vynesení na oběžnou dráhu Země. Právě proto se lidé v posledních čtyřech dekádách nedostali dál než na Mezinárodní kosmickou stanici. Změnit by to mohl evropský projekt RegoLight, který běží druhým rokem pod vedením odborníků z Německého kosmického střediska v Kolíně nad Rýnem ve spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou.

Jeho cílem je vyvinout způsob, jak postavit základnu na Měsíci z tamních materiálů a pomocí technologií, které tam půjde relativně snadno dopravit. Konkrétně vědci hledají způsob, jak vyrábět cihly pomocí 3D tisku z tzv. regolitu – jemného prachu, který pokrývá lunární povrch.

V ideálním případě bychom pak mohli na našeho kosmického souseda vyslat nejprve jen roboty, kteří by stanici „vytiskli“, a teprve potom by následovala výprava s lidskou posádkou.

Slunce jako pohon

Speciální 3D tiskárnu, kterou v Kolíně nad Rýnem sestavili, tvoří soustava 147 zakřivených zrcadel, jež koncentrují sluneční záření do určitého bodu. Výhodou je, že není zapotřebí žádný dodatečný zdroj energie – slunečního svitu je na Měsíci víc než dost. V pozemských podmínkách však někdy s vědci odmítá spolupracovat počasí: když je na západě Německa zataženo, pomáhají si při experimentech výkonnými xenonovými lampami, jaké známe z promítaček. Na Měsíci naštěstí tato komplikace nehrozí.

Místo měsíčního prachu používají výzkumníci ke svým experimentům sopečný prach, který má však velmi podobné složení jako skutečný regolit, který na Zemi dopravili astronauti v rámci programu Apollo.

Samotný tisk probíhá tak, že koncentrovaný sluneční paprsek postupně proniká jednotlivými vrstvami prachu, taví ho a spéká do pevného materiálu. „Vzali jsme napodobeninu lunárního prachu a upekli ho v solární peci,“ popisuje postup Advenit Makaya z Evropské kosmické agentury pro web 3D Printing Business Media. „Při teplotě 1000 °C se nám podařilo vytvořit vrstvičky silné 0,1 milimetru a vyrobit z nich cihlu o rozměrech 20 × 10 × 3 centimetru,“ pokračuje Makaya a zároveň připouští, že výroba jedné cihly trvá pět hodin, takže technologie má ještě velké rezervy. „V tomto projektu jde však především o ověření samotného konceptu,“ dodává odborník. 

Nedostatků je zatím více – pevnost cihel je srovnatelná se sádrou a okraje mají tendenci se bortit, protože se při výrobě ochlazují rychleji než střed cihly. To chtějí vědci vyřešit přizpůsobením rychlosti pohybu pečícího paprsku. Dále musejí brát v úvahu také reálné podmínky na Měsíci. Zatím výrobu cihel testují v běžné atmosféře, ale mají v plánu i pokusy ve vakuu a extrémních tepelných podmínkách.

Kromě toho je na Měsíci jen šestinová gravitace oproti Zemi, což může mít na pevnost materiálů pochopitelně také vliv. Samotnou výrobou cihel zatím výzkumníci při nižší gravitaci testovat neplánují, ale ke studiu vlastností samotných materiálů využívají parabolické lety letadel a suborbitální rakety, v nichž lze na chvíli dosáhnout stavu beztíže.

Metrové stěny ochrání před zářením

Jak by vlastně stanice měla vypadat? Jedním z hlavních problémů, s nimiž se budou astronauti na Měsíci potýkat, je silné sluneční a kosmické záření. „Z tohoto důvodu musí být stěny nejméně metr silné, aby záření odstínily,“ konstatuje materiálový fyzik prof. Matthias Sperl z Německého kosmického střediska, jedna z hlavních postav projektu RegoLight. „Samotné cihly pak musejí zapadat jedna do druhé podobně jako kostky Lega, protože nebudeme mít k dispozici maltu, která by je držela pohromadě jako na Zemi,“ uvádí profesor Sperl. Hlavním kandidátem na stavbu základny na Měsíci je oblast kolem jižního pólu. Okraje tamních kráterů jsou skoro pořád zalité slunečním světlem, což urychlí výrobu cihel a v budoucnu poskytne elektrickou energii obyvatelům stanice. Zároveň se v zastíněných oblastech na dnech kráterů pravděpodobně nachází zmrzlá voda, která se bude astronautům také hodit.

Plán na osídlení Měsíce má v tuto chvíli jediný, ale vážný problém – neexistuje žádná konkrétní časová osa, kdy by se k němu lidé měli vydat. Přesněji řečeno, plány se objevují a zase mizí s příchody a odchody politiků. To ale nemění nic na tom, že je dobré být po technologické stránce co nejlépe připraveni.

Foto: DLR