Mjesečeva regija gdje su astronauti Apolla 11 ostavili prvi trag čovjeka izvan Zemlje uskoro bi mogla postati dom prve trajne lunarne postaje, izgrađene bez ijedne cigle sa Zemlje. Umjesto dopreme materijala, znanstvenici žele graditi iz samog Mjeseca — koristeći njegovo tlo kao temelj građevine.
Kupola od regolita umjesto betona
Istraživački tim iz Poljske i Velike Britanije razvio je koncept jednostavne lunarne postaje unutar prirodnog kratera promjera 17 metara. Struktura bi bila pokrivena kupolom izrađenom od geopolimera na bazi mjesečevog regolita, što bi omogućilo održavanje stabilnog tlaka i zaštitu od vanjskih utjecaja.
Autori studije, objavljene u časopisu Scientific Reports, predvođeni su dr. Magdalenom Mrozek s Tehnološkog sveučilišta u Gliwicama. U radu su sudjelovali i inženjeri Dawid Mrozek i Mateusz Smolana te dr. Lorna Anguilano s britanskog sveučilišta Brunel, stručnjakinja za održive materijale.
Njihova ideja temelji se na konceptu lokalnog iskorištavanja resursa, poznatom kao ISRU (in-situ resource utilization). Time bi se uvelike smanjila potreba za dopremom materijala sa Zemlje, što je jedan od glavnih izazova svemirskih misija s ljudskom posadom.
Zašto Mare Tranquillitatis?
Odabrana lokacija nalazi se u ravnici Mare Tranquillitatis, istočno od mjesta slijetanja Apolla 11. Riječ je o području s velikom gustoćom malih kratera i relativno stabilnim geološkim uvjetima. Površina je niža u odnosu na okolne visoravni, što dodatno olakšava zaštitu od mikrometeorita.
Znanstvenici su se odlučili za krater tipičnih dimenzija — promjera oko 17 i dubine 6 metara — koji bi služio kao prirodna osnova za gradnju. Površinski uzorci iz regije poznati su zahvaljujući uzorcima mjesečevog kamenja koje su prikupili astronauti Apolla 12, što omogućuje realističnije modele.
Geopolimer iz simuliranog regolita
Budući da stvarni regolit s Mjeseca nije dostupan za testiranje, tim je koristio LHS-1 — tržišno dostupan simulant mjesečevih visoravni koji sadrži oko 45% silicijevog oksida, sličnog pravom mjesečevom tlu. Miješanjem s natrijevim hidroksidom i natrijevim vodenim staklom nastao je geopolimer s mehaničkim svojstvima usporedivima s kalcijevim silikatnim cementom.
“Budući da radimo s ograničenim dostupnim materijalima, morali smo razviti model koji uzima u obzir i sastav regolita i ekstremne uvjete lunarnog okoliša,” navela je dr. Mrozek. “Parametre čvrstoće koje smo izmjerili u laboratoriju uvrstili smo u numeričke proračune konstrukcije.”
Tlak, vakuum i temperaturni ekstremi
Kupola postaje morala bi izdržati unutarnji tlak jednak atmosferskom tlaku na Zemlji, odnosno 1 bar, što iziskuje iznimnu čvrstoću materijala u uvjetima lunarnog vakuuma. Povrh toga, građevina mora podnijeti temperaturne razlike od +120°C tijekom lunarnog dana do -180°C u noći.
Zbog toga su uzorci geopolimera tijekom 28 dana termički obrađivani u vakuumskoj komori na 60 °C i tlaku od 50 milibara, čime su simulirani uvjeti u regiji Mare Tranquillitatis. Nakon toga provedeni su testovi savijanja i tlačne otpornosti, a uzorci su dodatno analizirani elektronskom mikroskopijom i rendgenskom difrakcijom.
Materijal je pokazao visoku čvrstoću i elastičnost, što ga čini pogodnim za lunarne konstrukcije u kraterima, gdje bi mogao zamijeniti tradicionalne građevinske kompozite.
Konstrukcija prilagođena Mjesecu
Strukturalni izazov bio je osmisliti oblik kupole koji može ravnomjerno rasporediti opterećenja i spriječiti deformacije. U lunarnim uvjetima, gdje je gravitacija šest puta manja nego na Zemlji, uobičajene metode proračuna nisu dovoljne. Inženjeri su morali razviti nove modele koji uzimaju u obzir lunarnu geomehaniku, vanjski vakuum i unutarnji tlak.
Numerički modeli obuhvatili su raspodjelu naprezanja kroz konstrukciju, debljinu stijena, geometriju kupole i optimalne parametre zakrivljenosti. Cilj je bio stvoriti konstrukciju koja može izdržati vlastitu težinu i unutarnji zračni tlak, bez pukotina ili lomova.
Prvi korak prema stvarnim lunarnim misijama
Predložena postaja zamišljena je kao početna infrastruktura za ljudsku prisutnost na Mjesecu. U unutrašnjosti bi se nalazili stambeni moduli, laboratoriji i skladišta, a struktura bi omogućila višemjesečni boravak astronauta bez stalne opskrbe sa Zemlje.
“Naš tim bavi se prvenstveno građevinskim aspektima,” navodi Mrozek. “No trenutačno surađujemo s međunarodnim timovima stručnjaka iz područja arhitekture, fizike, geologije i kemije, s ciljem razvoja složenijih modela lunarnih postaja.”
Ovakva rješenja savršeno se uklapaju u planove svjetskih svemirskih agencija. NASA-in Artemis program predviđa uspostavu stalne lunarne prisutnosti do kraja ovog desetljeća, dok Europska svemirska agencija i Kina razvijaju vlastite projekte — Moon Village i ILRS. Ako koncept regolita kao građevinskog materijala zaživi, Mjesec bi mogao postati prvo pravo gradilište izvan Zemlje.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
