Het klinkt als sciencefiction, maar het bouwen van een enorme toren van enkele kilometers hoog op het maanoppervlak is misschien wel de beste manier om zonne-energie te benutten voor langetermijnverkenning van de maan. Dergelijke torens zouden zonnepanelen verheffen boven belemmerende geologische kenmerken op het maanoppervlak, en het voor energieopwekking beschikbare oppervlak uitbreiden.

Voor een succesvolle toekomstige maanbasis van elke omvang zijn twee belangrijke hulpbronnen nodig:water en kracht. Sinds het bewijs van bevroren waterijs werd ontdekt in de diepten van permanent beschaduwde kraters nabij de zuidpool van de maan, het poolgebied is het primaire doelwit van NASA geworden voor toekomstige maanlandingen. Water kan worden gebruikt om te drinken, natuurlijk, en groeiende planten, maar ook als raketbrandstof of afgescheiden op moleculair niveau om ademende zuurstof te maken. Maar terwijl het water van de maan diep in de kraterbassins wordt gevonden, stroomopwekking zal waarschijnlijk van hoog komen, boven de kraterranden, waar bekend is dat er 'pieken van eeuwig licht' bestaan. Deze pieken ervaren bijna nooit schaduw, en zouden ideale locaties zijn om zonnecellen te plaatsen om waterwinningsactiviteiten op de maan aan te drijven.

De 'pieken van het eeuwige licht' zijn klein, echter, en om er het beste van te maken, het kan zinvol zijn om er verticaal op te bouwen - waardoor het bruikbare oppervlak voor onbelemmerde opwekking van zonne-energie drastisch wordt vergroot.

Hoewel het vele decennia zal duren voordat een dergelijke constructie serieus wordt geprobeerd, onderzoekers van Harvard University zijn al begonnen met het uitwerken van de mogelijkheden en beperkingen van een dergelijk project. Eind februari brachten ze een preprint-paper uit over ArXiv, waarin de natuurkunde en materiaalwetenschap worden onderzocht die de bouw van zulke enorme maantorens zouden beheersen.

Op aarde, het hoogste gebouw ooit gebouwd, de Burj Khalifa, staat op 828 meter hoog. Op de maan, het is mogelijk om veel hoger te bouwen omdat de maanomgeving drie belangrijke voordelen biedt.

Eerst, de zwaartekracht van de maan is slechts 1/6e van die van de aarde, wat betekent dat gebouwen op veel grotere hoogten onder hun eigen gewicht kunnen blijven. Tweede, de maanomgeving mist een atmosfeer, wat betekent dat bouwers op de maan geen rekening hoeven te houden met de spanning van harde wind zoals op aarde. En tenslotte, de stille seismische omgeving van de maan betekent dat bouwers van maantorens zich geen zorgen hoeven te maken over de effecten van aardbevingen - of beter gezegd, maanbevingen.

Rekening houdend met deze parameters, de onderzoekers konden berekenen dat een minimale wanddikte van 20 cm nodig is om veilig een betonnen toren tot enkele kilometers hoog te bouwen. Hoger bouwen is mogelijk, maar de kosten en de benodigde hoeveelheid beton nemen dramatisch toe boven twee kilometer.

De onderzoekers kozen voor beton als bouwmateriaal omdat het vrij gemakkelijk van maangrond (regoliet) gemaakt kan worden. De kosten van het transporteren van stalen balken vanaf de aarde zouden onbetaalbaar zijn, dus het is essentieel om de torens van maanbronnen te kunnen bouwen. De onderzoekers maten ook de drukspanning van het gewicht van het beton, evenals de weerstand tegen knikken, om te bepalen hoe hoog een dergelijke structuur haalbaar zou kunnen worden gebouwd.

Hoewel torens tot 17 km in theorie mogelijk zijn, het team concludeerde dat "de massa en het volume van regoliet dat in een redelijke tijd tot beton moet worden verwerkt, waarschijnlijk voor enige tijd de beperkende factor zal zijn. Als we een bouwtijd van een jaar nodig hebben, dan zou een toren van 2 km 11 mt/dag moeten verwerken. Een toren van 1 km zou 80% lagere tarieven vereisen. Dit lijken plausibele cijfers voor een decennium of twee vanaf nu."

Dus torenhoge maanwolkenkrabbers zijn niet alleen mogelijk, maar op de lange termijn misschien wel de meest praktische oplossing voor energieopwekking op de maan. De dag dat een maangebouw de hoogte van de Burj Khalifa overtreft, is nog ver weg, maar met het Artemis-programma van plan om dit decennium terug te keren naar de maan, de fundamenten van een dergelijk project kunnen in de niet al te verre toekomst worden gelegd.