Ett halvt sekel efter att människor först gick på månen, ett antal privata företag och nationer planerar att bygga permanenta baser på månens yta. Trots de tekniska framstegen sedan Apollo-eran, detta kommer att bli extremt utmanande. Så hur ska du komma igång?

Förhållandena vid månens yta är extrema. Månen har en 28-dagars rotationsperiod, vilket resulterar i två veckors kontinuerligt solljus följt av två veckors mörker på de flesta breddgrader. Eftersom månen saknar någon betydande atmosfär för att distribuera värme från solen, temperaturer under dagen kan stiga till 130°C. Under tiden, de kallaste natttemperaturerna har registrerats som -247°C.

Avsaknaden av en skyddande atmosfär innebär också att det finns lite skydd mot skadlig kosmisk strålning. Detta innebär att månens invånare måste bygga byggnader med väggar tillräckligt tjocka för att blockera strålning från att komma in och använda besvärliga rymddräkter när de lämnar anläggningen. Väggarna måste också vara tillräckligt starka för att stå emot tryckskillnaderna mellan utsidan och insidan och för att klara av påverkan av mikrometeoriter – små stenprickar och damm som kraschar mot ytan i höga hastigheter.

Dessa överväganden innebär att när vi expanderar de första baserna och börjar faktiskt bygga strukturer på månen, månbetong, som är en blandning av svavel och ballast (korn eller krossad sten - normal betong är ballast, cement och vatten) skulle vara ett bra alternativ. Det är för att det inte är poröst, stark och kräver inte vatten, som är en bristvara på månen.

Ett annat problem är den låga gravitationen på månen - bara en sjättedel av den på jorden. Över tid, detta kan orsaka problem som muskel- och benförlust. Varje permanent månbosättning måste minimera dessa risker, till exempel genom att göra motion till ett krav.

Även om få rymdorganisationer har släppt några detaljer om sina planer ännu, vi kan antagligen anta att de första baserna på månen måste förbyggas och transporteras till månen från jorden, så att de kan användas direkt.

Varje sådan bas måste på ett tillförlitligt sätt bibehålla andningsluft, vilket innebär att syre måste tillhandahållas och koldioxid måste avlägsnas. Den internationella rymdstationen (ISS) använder elektrolys för att bryta ner vatten till syre och väte och ventilerar infångad koldioxid i rymden.

Kraftkällor

En viktig ingrediens för varje bas är en strömförsörjning. ISS stödjer vanligtvis sex astronauter när de är fullt bemannade och kräver 75kW till 90kW kraft för allt från livsuppehållande och drivande av vetenskaplig utrustning till vattenåtervinning. Beroende på antalet månkolonister och de uppgifter de utför, detta effektbehov kan anses vara ett absolut minimum.

Ett alternativ skulle vara att använda solpaneler. Men om basen är belägen i ekvatorialregioner, då kommer solpaneler bara att producera ström i 14 dagar i följd, följt av två veckors mörker. Kolonister skulle därför behöva lagra ström i batterier och använda den under mörkerperioden. Om basen placerades i nord- eller sydpolen, dock, solpaneler skulle få konstant solljus.

Kärnreaktorer är ett mer pålitligt alternativ till solenergi. Under de senaste åren har det funnits ett stort intresse för miniatyriserade fissionsreaktorer. Problemet är att även små reaktorer kan väga flera ton, vilket är ett problem med tanke på att de skulle behöva transporteras från jorden. Det finns också risken att vi lyckades sprida kärnmaterial på en för närvarande orörd plats.

En annan möjlighet är termiska radioisotopgeneratorer. Dessa producerar energi genom att generera en elektrisk ström från temperaturskillnaden mellan ett radioaktivt material och en svalare yttre miljö. På jorden, dessa är inte särskilt effektiva eftersom rumstemperaturen är ganska varm, men i månens skuggade områden blir det väldigt kallt. Dessa enheter har ofta använts som en strömkälla för djupa rymdsonder, som reser för långt från solen för att utnyttja solenergi. Men för månkolonisering, ett mycket stort antal skulle krävas eftersom de inte är särskilt effektiva på att omvandla värme till el.

Varje potentiell strömkälla har sina fördelar och nackdelar men solpanelerna är det bästa alternativet om du kan placera dem på rätt plats.

Mat och vatten

Klart, invånarna i en månbas skulle behöva överleva på en i första hand växtbaserad kost. Kött och andra livsmedel skulle behöva tillhandahållas av leveransfartyg, eftersom jordbruket kräver en stor infrastruktur på plats för att vara praktiskt. Det är, dock, teoretiskt möjligt att odla växter i månens jord — datormodeller visar att tomat och vete kan gro.

Växterna kommer att kräva avsevärda mängder utrymme för att kunna ge tillräckligt med mat - basen måste göras tillräckligt stor för att rymma detta. Medan många näringsämnen för grödor finns tillgängliga i månens jord, frånvaron av kväve, som är avgörande för växternas tillväxt, är fortfarande en betydande utmaning. Det finns också höga halter av metaller som aluminium och krom, som kan vara giftigt för växter.

Vi kan ta bort några av dessa problem genom att använda en teknik som kallas hydroponics – att odla växter i vatten snarare än i jord, med LED-lampor som ger artificiellt solljus. Till exempel, detta kan utföras i ett internt fönsterlöst rum.

En nackdel med hydroponics är mängden vatten som krävs. Vatten kan enkelt återvinnas med nuvarande tekniker från handfat och duschavrinning, svett och urin, även om en del oundvikligen kommer att gå förlorade och behöver fyllas på. Lyckligtvis är det möjligt att utvinna blygsamma mängder vattenis från månen – särskilt vid polerna.

Det sista viktiga övervägandet för en framtida månkoloni är hälsa och säkerhet. De potentiella riskerna med prospektering är väl dokumenterade. Vi har problem med att tillfriskna sjuka människor på otillgängliga platser som Antarktis – där medicinskt stöd är begränsat under sommarmånaderna och praktiskt taget obefintligt under vintermånaderna. Detta tyder på att en månbas måste vara medicinskt självförsörjande, kräver mer vikt för att skickas till månen i form av medicinsk utrustning och utbildad personal.

I slutändan har vi teknologin för att göra en månbas livskraftig, men ingen mängd innovation kan helt förneka riskerna. Huruvida en sådan bas går vidare eller inte kommer att bero på denna beräkning kanske mer än någon annan. Frågan är om vi som samhälle har mage för månuppgörelse, såväl som månsallat, eller inte.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.