Ontwerpers van toekomstige maanmissies en -bases hebben te maken met een huiveringwekkende uitdaging:hoe kunnen hun creaties de veertien dagen durende maannacht doorstaan? ESA is gekomen tot een goedkope manier van overleven.

Tijdens een lange nacht, wanneer het oppervlak alleen wordt verlicht door blauw aardelicht, temperaturen dalen tot onder de –170ºC. Sommige locaties op hogere breedtegraden hebben kortere nachten, hoewel anderen veel langere of zelfs permanente duisternis hebben.

Talloze robotmissies zijn omgekomen tijdens deze langdurige kou. Russische Lunokhod-2 rover, bijvoorbeeld, de nacht van mei 1973 niet doorkwam, zijn radioactieve kachel is na vier maanden verkennen geleidelijk uitgeput.

De bemande Apollo-missies bleven slechts een paar dagen aan de oppervlakte, en dat allemaal tijdens de vroege maanochtend. Maar toekomstige maankolonisten zullen zowel overdag als 's nachts moeten leven, rekening houdend met het feit dat vitale zonne-energie en warmte tijdens de 14 dagen van duisternis niet beschikbaar zouden zijn.

"Tot nu toe, radioactieve warmte- en krachtbronnen zijn de voorkeursoplossing voor maanhabitats, " legt Moritz Fontaine van ESA uit. "Maar dit zou de kosten en complexiteit van elke expeditie doen toenemen.

"Dus we onderzoeken een duurzamere oplossing, het vermogen van maanstof gebruiken om energie te absorberen en op te slaan wanneer het door zonlicht wordt geraakt, dan het vrijgeven van deze energie tijdens de maannacht."

Gedreven door het temperatuurverschil, deze warmtemotor zou overdag direct door de hitte van de zon aan de gang worden gehouden - verlichte oppervlaktetemperaturen stijgen ver boven de 100ºC op de evenaar - terwijl tegelijkertijd overtollige warmte in de bodem wordt opgeslagen.

Zodra de nacht valt, de warmtemotor zou op zijn beurt draaiende worden gehouden door de geleidelijke afgifte van de energie uit de verwarmde grond.

"Het principe is tot in detail uitgewerkt, " voegt Moritz toe. "De volgende stap, wordt uitgevoerd via het programma voor algemene studies van ESA, is het uitvoeren van numerieke en simulatiestudies om waarden te bepalen voor de warmteopslag en elektriciteitsvoorziening die het systeem mogelijk zou maken.

"De resultaten moeten het vervolgens mogelijk maken om een ​​kleine demonstrator te bouwen om het concept in de praktijk te testen."