Voor langere tijd in de ruimte wonen en werken brengt een aantal uitdagingen met zich mee. Deze omvatten straling, aangezien locaties buiten de beschermende magnetosfeer van de aarde worden blootgesteld aan grotere niveaus van zonne- en kosmische straling. Er is ook behoefte aan zelfvoorziening, aangezien maan- of Marsbases te ver zijn om te vertrouwen op reguliere bevoorradingsmissies zoals het International Space Station (ISS). Ten slotte is er de kwestie van lage zwaartekracht, die vooral dringend is voor langetermijnmissies en habitats buiten de aarde. Als de toekomst van de mensheid echt in de ruimte ligt, moeten we van tevoren oplossingen bedenken voor dit probleem.

Een populair idee is om roterende habitats in de ruimte te creëren die kunstmatige zwaartekracht simuleren, zoals het Pinwheel Station of de O'Neill Cylinder. Een ander voorstel van een team van Japanse onderzoekers vraagt ​​om iets gedurfders:een roterende habitat op de maan. Op 5 juli kondigden vertegenwoordigers van de Universiteit van Kyoto en de Kajima Corporation (een van de oudste en grootste bouwbedrijven in Japan) aan dat ze zouden samenwerken om een ​​onderzoek uit te voeren naar dit concept en hoe het de plannen van de mensheid om op de maan te leven en Mars een realiteit.

De studie is een samenwerking tussen de Universiteit van Kyoto en de Kajima Corporation (een van de oudste en grootste bouwbedrijven van Japan). De aankondiging werd gedaan tijdens een persconferentie die werd behandeld door Kansai TV NEWS en gedeeld via hun YouTube-kanaal. Hier deelden professor Yosuke Yamashiki van de Universiteit van Kyoto en Takuya Ohno - het hoofd van de afdeling Architecturaal Ontwerp van de Kansai-afdeling van Kajima Construction - een video van hun voorgestelde "kunstmatige zwaartekrachtfaciliteit" voor het leven op de maan en Mars.

De effecten van microzwaartekracht op de menselijke fysiologie zijn goed gedocumenteerd. Dankzij vele experimenten met langdurig verblijf aan boord van het ISS, waaronder NASA's beroemde Twin Study, is vastgesteld dat astronauten een verlies in spiermassa en botdichtheid zullen ervaren. Recent onderzoek heeft ook aangetoond dat het verlies van botsterkte iets is waar astronauten nooit volledig van herstellen. Andere waargenomen effecten zijn onder meer veranderingen in cardiovasculaire gezondheid, orgaanfunctie, gezichtsvermogen, psychologische effecten en genexpressie.

Helaas is er momenteel geen onderzoek naar de effecten van microzwaartekracht (of lage zwaartekracht) op de voortplanting en de vroege ontwikkeling van kinderen. Dit moet worden aangepakt als astronauten en gewone mensen hopen op de maan te leven, waar de zwaartekracht aan het oppervlak 16,5% (0,165 g) die van de aarde is. Op Mars, waar de zwaartekracht aan het oppervlak ongeveer 38% (0,385 g) is van die van de aarde, is de situatie iets beter, maar zeker niet ideaal. Een veel voorkomende suggestie is dat structuren die roteren om middelpuntzoekende kracht te creëren, de zwaartekracht van de aarde zouden simuleren:9,8 m/s ² , of 1 g.

Dit is het idee achter de faciliteit die bekend staat als Lunagrass, waarmee astronautenbemanningen kunnen leven en werken in gesimuleerde zwaartekracht op de aarde. Zoals professor Yamashiki uitlegde:

"Mars en de maan zijn veel kleiner (zwaartekracht aan het oppervlak) dan de aarde. Ik vraag me af of mensen uiteindelijk op deze plaatsen zullen leven... Het is niet bekend of zoogdieren zich normaal kunnen voortplanten en groeien in een ruimte met een lage zwaartekracht, zoals de maan. de zwaartekracht in 'Lunagrass' is dezelfde als die van de aarde, en het is mogelijk om te baren, en als je hier woont, kun je een lichaam behouden dat op elk moment naar de aarde kan terugkeren."

Zoals de video laat zien, is het concept vergelijkbaar met een O'Neill-cilinder, behalve dat het op zijn kant staat en draait en taps toeloopt naar de bodem (waardoor een trechtervorm ontstaat). De "trechter" wordt ondersteund door een grote roosterstructuur die zich aan de basis uitspreidt om het gewicht van de faciliteit over een groter oppervlak te verdelen. Rondom de basisstructuur kronkelt een spoor met een hogesnelheidstrein die verantwoordelijk is voor het transport van de trechter naar het maanoppervlak of tussen punten binnenin.

In de trechter zien we watermassa's, landmassa's met groen en bomen, wat lijkt op drijvende constructies (de bruine vierkanten) en een transportnetwerk waarmee mensen overal kunnen reizen. De gesimuleerde mensen in de video worden getoond terwijl ze langs de "muren" lopen alsof het niet anders is dan lopen op het aardoppervlak (er rijden zelfs motorboten op het water). Aan de basis van de trechter, die minder onderhevig is aan centripetale kracht, er is een stilstaand water met meer boten die rondvaren.

Andere ideeën die in de presentatie aan de orde komen, zijn onder meer een aarde-maantransport (en zelfs een interstellair transport) dat op dezelfde principes zou vertrouwen om kunstmatige zwaartekracht in de ruimte te simuleren. Deze staan ​​respectievelijk bekend als de "Luna Beagle" en "Space Express". De animatie laat zien hoe de eerste eruit zou zien, een zeshoekig vat met modules die zich uitstrekken vanaf een centrale spaak die roteert om kunstmatige zwaartekracht te bieden aan iedereen die erin zit.

Professor Yamashiki zei:"Ook is er onderzoek gestart naar transportmethoden met behulp van 'kunstmatige zwaartekracht'. Het idee is om een ​​Luna Beagle te maken die op de maan draait en een Space Express die tussen sterren beweegt... Ik probeer dezelfde zwaartekracht te garanderen (1G) omgeving als de aarde tijdens het bewegen. [Space Express] heeft veel versnelling nodig, en ik denk dat het beter is om het met een raket te slepen."

Er zijn echter duidelijke problemen met de kosten en de onvermijdelijke technische uitdagingen van het bouwen van dit type structuur op de maan. Tijdens de presentatie kwam bijvoorbeeld het onderwerp van in-situ resource utilisatie (ISRU) en hoe deze structuur zou worden opgebouwd niet ter sprake. Zou het op aarde of in de ruimte worden geassembleerd en vervolgens naar de maan worden gestuurd, of ter plaatse worden geassembleerd met behulp van regoliet en andere maanbronnen? Zou de taak worden uitgevoerd door autonome robots, menselijke bemanningen die op afstand bediende machines aan de oppervlakte, of een combinatie daarvan?

Zoals Ohno toegaf, is het Lunagrass-concept op dit moment "een droomverhaal" en geen echte missiearchitectuur. Maar, voegde hij eraan toe, het is een serieus idee dat in de nabije toekomst heel goed haalbaar zou kunnen zijn. Terwijl de mensheid een hernieuwd tijdperk van ruimteverkenning ingaat, inclusief plannen voor permanente habitats op de maan en Mars, spelen 'droomverhaal'-ideeën zoals deze een belangrijke rol.

"Natuurlijk is het helemaal niet technisch, maar het is erg belangrijk om in dit stadium met ideeën te komen", zei hij. "Als het kan, wil ik naar de maan. Meer specifiek, ik wil naar Mars. Ik wil het concept op de maan op de een of andere manier in 2050 realiseren." + Verder verkennen

De efficiëntie van zuurstof ontwikkelende elektrolyse op de maan en Mars voorspellen