Det har ikke vært mennesker på månen siden i desember 1972. Nå vil forskere i Trondheim bidra til nye månereiser og etter hvert utforsking av planeten Mars.

For å klare lengre romreiser må astronauter dyrke mat på tur. Å bidra til at det skal være mulig, er en sentral del av CIRiS sin kjernevirksomhet. 

NTNU Samfunnsforskning har over et par år hjulpet Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) med et viktig steg på Mars-drømmen: Drivhus for å dyrke planter på månen.

Drivhus av regolitt

I drivhusprosjektet er tanken at astronautene skal bruke månestøv til å bygge drivhus på månen. Månestøvet kalles også regolitt. Dette støvet finnes det mye av på månens overflate.  

Materialet regolitt finnes også på jorda. Regolitt er nemlig en fellesbetegnelse på løsmasser, som humus, leire og sand som ligger over grunnfjell. Regolitt på jorda og på månen er bygget opp litt forskjellig.

Månen er et sted helt uten flytende vann. Det er ingen vind, men ganske kraftig stråling og enorme temperaturforskjeller mellom dag og natt. Og som alle har sett på de få bildene som finnes fra tidligere måneferder: beskjeden tyngdekraft.

Astronauter kan ikke frakte med seg særlig med materiale fra jorda for å bygge drivhus på månen. Så hvordan skal de få til slike konstruksjoner av det som finnes på månen?

Kobler inn mer kompetanse

Prosjektleder Sophie Labonnote-Weber og seniorforsker Øyvind Mejdell Jakobsen, begge ved NTNU Samfunnsforskning, koblet på kompetanse fra Sintef. De kan mye om bygging og stoffers egenskaper.

Harald Justnes og Tobias Danner fra Sintef Community er begge eksperter på byggematerialer. De slo seg sammen med Johan Fahlstrøm og Olav Åsebø Berg fra Sintef Manufacturing. De kan mye om automatiserte produksjonsteknikker.

Tidligere har forskere klart å lage et erstatningsmateriale som ligner veldig på regolitt.

For å kunne forske videre på dette materialet, så Sintef-forskerne for seg å bruke 3D-print av betong, laget av dette erstatningsmaterialet de har kommet opp med. 

Men etter å ha vurdert materialets egenskaper og forholdene på månen, fant de ut at dette ikke var den beste løsningen.

Ligner på Leca-kuler

Det er ikke mulig å bruke et vannbasert system i vakuumet på månen med mindre du er inne i et trykksatt rom, ifølge forskerne.

I stedet valgte de en ny metode. Den er basert på hvordan man produserer ekspanderte leirekuler. Det har samme prinsipp som leca-kuler, bare i en annen form. Metoden krever imidlertid en liten mengde karbon. 

Og hvilken karbonkilde valgte de? Jo, sukker av alle ting.

Astronautene må bygge blokker av utvidet regolitt

Regolitten på månen inneholder en del jernoksid. Hvis astronautene tilsetter en liten mengde karbon, altså sukkeret, og deretter varmer det opp til omtrent 1.200 grader celsius, kan de få materialet til å blåse seg opp. 

Da blir materialet mer isolerende mot kulde og varme. I tillegg blir det lettere. 

Men hvordan varmer man opp til 1.200 grader? På månen kan denne temperaturen oppnås ved hjelp av konsentrert sollys eller elektriske ovner med batteri ladet av solceller.

Forskerne har lykkes i å vise at dette går an. Produktet de fikk laget, kaller de lettvektekspandert regolitt, eller LER.

Ideen bak er å utvinne regolitt, støvet det er så mye av på månen, og deretter lage blokker som kan stables oppå hverandre for å danne en slags kuppelformet struktur. Det er ikke ulikt hvordan vi stabler mursteiner her på jorda.

Så langt alt vel. Selve drivhuset kan bygges, men der inne må det foregå ganske avansert planteproduksjon.

Drivhusene må bygges på månens poler

Her kommer CIRiS-ekspertisen inn.

Hvordan skal astronautene klare å dyrke planter inne i disse drivhusene, på et sted med verken jord eller vann?

Heldigvis har forskere funnet ut at det finnes is på polene på månen. Den kan brukes både som drikkevann og til plantedyrking. Byggingen av drivhuset må derfor skje på en av månens poler.

Og etter å ha bygd drivhuset må astronautene også lage egnede kasser for dyrking. Og de må være vanntette.

Forskerne forklarer at det ikke er voldsomme mengder svovel på månen, men hvis astronautene klarer å utvinne det, vil det være nok til å lage vanntette vekstkasser. 

Svovel smelter på lav temperatur (120 grader celsius), og det kan påføres LER-produktet i flytende form før det stivner. Det danner da et vanntett belegg.

PPlanteproduksjon som ligner på den mange driver med på kjøkkenet

Ved hjelp av Sintefs forarbeid og de konkrete materialprøvene av LER, kunne Labonnote-Weber og Mejdell Jakobsen fortsette eksperimenteringen.

De har prøvd ut å dyrke grønnsaker i kasser uten jord. Det er ikke ulikt det mange nå driver med på kjøkkenbenken når de forsøker å få ulike urter til å vokse seg store.

– Vi dyrket en type salat som ble eksponert for denne lettvektekspanderte regolitten for å se om det ville påvirke salatens vekstmuligheter, forteller Labonnote-Weber.

De har også vurdert hvor bra det vil være å spise kun selvdyrkete planter over tid.

Forskerne ved NTNU Samfunnsforskning har også vurdert funksjonalitet, holdbarhet og hvor enkelt de små materialprøvene kan overføres til en fullskalamodell på månen. 

Svaret til ESA er at alt dette er lovende. Og mulig å gjennomføre. 

Prosjektet Farming har pågått i to år. ESA støttet prosjektet med 1,7 millioner kroner. Funnene i prosjektet er nå samlet i en rapport som er oversendt til ESA.

Ikke glem bærekraften for oss her nede

Ambisjonen til NTNU Samfunnsforskning er klokkeklar: De vil at forskningen på bemannet romfart ikke bare skal bidra til nye romreiser, både til månen og Mars. Den skal også være en pådriver for innovasjon her på jorda. Spesielt for bærekraft.

– Vi blir flere og flere mennesker på jorda og må spise mer plantebasert mat. Den må vi produsere selv. Å vite hvordan vi dyrker planter mest effektivt, vil være nyttig kunnskap fremover. Det vi har gjort her er lett å overføre til livet på jorda, sier Labonnote-Weber.

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse sakene fra NTNU?

• 

  Nye modeller av tykk­tarmen i 3D kan avdekke syk­dommer raskere

• 

  5 gode råd i tilfelle du går deg vill

• 

  Fremmede arter truer plantelivet på Svalbard

• 

  Slik forsvarer E. coli-bakterien seg mot antibiotika

• 

  Vil avsløre plakk rundt hjertet som kan sprekke som en kvise

• 

  Slik kan førerløse skip seile gjennom skummel is og dårlig vær i Arktis

Les flere saker fra NTNU her.