Fattibilità attuale di una base lunare

Per la metà di questo decennio torneremo sulla Luna e, probabilmente, per restarci. Siamo in grado di realizzare una base lunare abitabile a lungo termine? Quali saranno i requisiti necessari?

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Mezzo secolo dopo che gli umani hanno camminato per la prima volta sulla Luna, un certo numero di compagnie private e nazioni stanno progettando di costruire basi permanenti sulla superficie lunare. Nonostante i progressi tecnologici dall’era Apollo, questo sarà estremamente impegnativo.
Come sarà realizzata una futura base lunare?
Le condizioni sulla superficie lunare sono estreme. La Luna ha un periodo di rotazione di 28 giorni, risultando in due settimane di luce solare continua seguite da due settimane di oscurità alla maggior parte delle latitudini. Poiché la luna è priva di qualsiasi atmosfera significativa che propaghi il calore del sole, le temperature durante il giorno possono salire a 130° C mentre quelle notturne arrivano a -247° C.
La mancanza di atmosfera significa anche che la protezione contro le radiazioni cosmiche dannose è insignificante. Questo comporterà la necessità di costruire edifici con pareti sufficientemente spesse da schermare le radiazioni e utilizzare ingombranti tute spaziali fuori dalle strutture. Le pareti devono anche essere abbastanza forti per resistere alla differenza di pressione tra l’esterno e l’interno e per far fronte all’impatto delle micrometeoriti – piccoli granelli di roccia e polvere che si schiantano sulla superficie ad alta velocità.
Probabilmente, nel tempo si rivelerà una buona idea costruire strutture solo parzialmente esposte in superficie, con gran parte dell’area calpestabile realizzata nel sottosuolo.
Le prime basi lunari saranno probabilmente realizzate con cemento lunare, che è una miscela di zolfo e aggregato.
 
Un altro problema sarà la bassa gravità sulla Luna, solo un sesto di quella della Terra. Nel tempo, ciò può causare problemi come la perdita di massa muscolare e ossea. Qualsiasi insediamento lunare permanente deve minimizzare questi rischi, ad esempio rendendo l’esercizio fisico costante un requisito obbligatorio per i suoi abitanti.
Sebbene poche agenzie spaziali abbiano già rilasciato dettagli sui loro piani, possiamo probabilmente supporre che le prime basi sulla luna dovranno essere pre-costruite e trasportate sulla Luna dalla Terra, in modo che possano essere utilizzate immediatamente.

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Impressione dell’artista. Partner ESA / Foster + , CC BY-SA

Qualsiasi base di questo tipo deve mantenere in modo affidabile l’aria respirabile, il che significa che dovrà avere un sistema di supporto vitale in grado di rinnovare l’ossigeno e rimuovere l’anidride carbonica. La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) utilizza l’ elettrolisi per scomporre l’acqua in ossigeno e idrogeno e sfiatare l’anidride carbonica catturata nello spazio.

Fonti di alimentazione

Un ingrediente essenziale per qualsiasi base è una fonte energetica. La ISS in genere supporta sei astronauti a equipaggio completo e richiede da 75kW a 90kW di potenza per tutto, dal supporto vitale e l’alimentazione di attrezzature scientifiche al riciclaggio dell’acqua. A seconda del numero di coloni lunari e dei compiti che svolgono, questo requisito di potenza potrebbe essere considerato un minimo assoluto.
Un’opzione sarebbe quella di utilizzare i pannelli solari. Ma se la base si trovasse verso l’equatore lunare, i pannelli solari produrranno energia solo per 14 giorni consecutivi, seguiti da due settimane di oscurità. I coloni dovrebbero quindi immagazzinare energia nelle batterie e usarla durante il periodo buio. Se la base fosse posizionata presso i poli lunari, tuttavia, i pannelli solari riceverebbero luce solare costante.
I reattori nucleari sono un’alternativa più affidabile all’energia solare. Negli ultimi anni c’è stato un grande interesse per i reattori a fissione miniaturizzati. Il problema è che anche i piccoli reattori possono pesare diverse tonnellate, il che è un problema dato che dovrebbero essere trasportati dalla Terra. Esiste anche il rischio di finire per contaminare con materiale nucleare la Luna.
Un’altra possibilità sono i generatori termici a radioisotopi. Questi sistemi producono energia generando una corrente elettrica dalla differenza di temperatura tra un materiale radioattivo e un ambiente esterno più freddo. Sulla Terra, questi non sono molto efficaci poiché la temperatura è abbastanza calda, ma nelle zone ombreggiate della Luna fa molto freddo. Questi dispositivi sono stati spesso utilizzati come fonte di alimentazione per le sonde nello spazio profondo, che viaggiano troppo lontano dal sole per sfruttare l’energia solare. Ma per la colonizzazione lunare, sarebbe necessario realizzarne un numero molto grande in quanto non sono molto efficienti nel convertire il calore in elettricità.
Ogni potenziale fonte di energia ha i suoi vantaggi e svantaggi, ma i pannelli solari sono l’opzione migliore se li puoi posizionare nella posizione giusta.

Cibo e acqua

Chiaramente, gli abitanti di una base lunare dovrebbero sopravvivere con una dieta prevalentemente a base vegetale. Carne e altri alimenti dovrebbero essere forniti dalle navette cargo di approvvigionamento, poiché l’agricoltura richiede una grande infrastruttura in atto per essere pratica. Tuttavia, è teoricamente possibile coltivare piante nel suolo lunare – i modelli di computer mostrano che il pomodoro e il grano potrebbero germogliare.
Le piante richiederanno ingenti quantità di spazio per essere in grado di fornire cibo a sufficienza: la base deve essere sufficientemente grande da poter essere utilizzata. Mentre molti nutrienti per le colture sono disponibili nel suolo lunare, l’assenza di azoto, che è essenziale per la crescita delle piante, rimane una sfida significativa. Vi sono anche alti livelli di metalli come alluminio e cromo, che possono essere tossici per le piante.
Possiamo rimuovere alcuni di questi problemi utilizzando una tecnica nota come coltura idroponica: la coltivazione di piante nell’acqua piuttosto che nel suolo, con luci a LED che forniscono luce solare artificiale. Questo può essere fatto anche in ambienti sotterranei.
Uno svantaggio della coltura idroponica è la quantità di acqua richiesta. L’acqua può essere facilmente riciclata anche se inevitabilmente alcuni andranno persi e dovranno essere rabboccati. Fortunatamente sarà presto possibile estrarre ghiaccio d’acqua dalla luna, specialmente ai poli.
Insomma, qualsiasi futura colonia lunare dovrà essere progettata pensando alla salute e alla sicurezza dell’equipaggio. I potenziali rischi dell’esplorazione sono ben documentati. Abbiamo difficoltà a recuperare i malati in luoghi di difficile accesso come l’Antartico, dove il supporto medico è limitato ai mesi estivi e praticamente inesistente nei mesi invernali.
Questo imporrà la necessità di rendere una base lunare autosufficiente dal punto di vista medico, richiedendo più peso da inviare sulla luna sotto forma di attrezzature mediche e personale addestrato.
Alla fine abbiamo la tecnologia per rendere praticabile una base lunare, ma nessuna innovazione può annullare completamente i rischi. Il fatto che una tale base sarà realizzata o meno dipenderà da questo calcolo forse più di ogni altro, anche se, probabilmente, le compagnie private se troveranno la possibilità di un adeguato ritorno economico troveranno sicuramente il modo di minimizzare i rischi ed i costi.

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