Att leva och arbeta i rymden under längre perioder innebär ett antal utmaningar. Dessa inkluderar strålning, eftersom platser bortom jordens skyddande magnetosfär utsätts för högre nivåer av sol- och kosmiska strålar. Det finns också ett behov av självförsörjning eftersom mån- eller marsbaser är för långt för att förlita sig på regelbundna återförsörjningsuppdrag som den internationella rymdstationen (ISS). Sist är det frågan om låg gravitation, som är särskilt pressande för långsiktiga uppdrag och livsmiljöer bortom jorden. Om mänsklighetens framtid verkligen ligger i rymden, måste vi hitta lösningar på denna fråga i förväg.

En populär idé är att skapa roterande livsmiljöer i rymden som simulerar artificiell gravitation, som Pinwheel Station eller O'Neill Cylinder. Ett annat förslag från ett team av japanska forskare kräver något djärvare:en roterande livsmiljö på månen. Den 5 juli tillkännagav representanter från Kyoto University och Kajima Corporation (ett av de äldsta och största byggföretagen i Japan) att de skulle ingå partnerskap för att genomföra en studie om detta koncept och hur det skulle kunna göra mänsklighetens planer för att leva på månen och Mars en realitet.

Studien är ett samarbete mellan Kyoto University och Kajima Corporation (ett av Japans äldsta och största byggföretag). Tillkännagivandet gjordes under en presskonferens som täcktes av Kansai TV NEWS och delades via deras YouTube-kanal. Här delade professor Yosuke Yamashiki från Kyoto University och Takuya Ohno – chefen för avdelningen för arkitekturdesign vid Kajima Constructions Kansai-gren – en video av deras föreslagna "artificiell gravitationsanläggning" för att leva på månen och Mars.

Effekterna av mikrogravitation på människans fysiologi är väldokumenterade. Tack vare många experiment som involverar långtidsvistelser ombord på ISS, som inkluderar NASA:s berömda tvillingstudie, är det fastställt att astronauter kommer att uppleva en förlust av muskelmassa och bentäthet. Ny forskning har också visat att förlusten av benstyrka är något astronauter aldrig helt återhämtar sig från. Andra noterade effekter inkluderar förändringar i kardiovaskulär hälsa, organfunktion, syn, psykologiska effekter och genuttryck.

Tyvärr finns det för närvarande ingen forskning om effekterna av mikrogravitation (eller låggravitation) på reproduktion och tidig barnutveckling. Detta måste åtgärdas om astronauter och vanligt folk hoppas kunna leva på månen, där tyngdkraften på ytan är 16,5 % (0,165 g) av jordens. På Mars, där tyngdkraften på ytan är ungefär 38 % (0,385 g) av jordens, är situationen något bättre – men på inget sätt idealisk. Ett vanligt förslag är att strukturer som roterar för att skapa centripetalkrafter skulle simulera jordens gravitation—9,8 m/s ² , eller 1 g.

Detta är tanken bakom anläggningen känd som Lunagrass, som skulle göra det möjligt för astronautbesättningar att leva och arbeta i simulerad jordens gravitation. Som professor Yamashiki förklarade:

"Mars och månen är mycket mindre (ytgravitationen) än jorden. Jag undrar om människor så småningom kommer att leva på dessa platser... Det är inte känt om däggdjur kan häcka och växa normalt i ett utrymme med låg gravitation som månen. Men, gravitationen inuti 'Lunagrass' är densamma som jordens, och det är möjligt att föda barn, och om du bor här kan du behålla en kropp som kan återvända till jorden när som helst."

Som videon visar liknar konceptet en O'Neill-cylinder, förutom att den står och roterar på sidan och är avsmalnande mot botten (skapar en trattform). "Tratten" stöds av en stor gallerstruktur som breder ut sig vid basen för att fördela anläggningens vikt över en större yta. Slingrande runt basstrukturen är ett spår som visar ett höghastighetståg som ansvarar för transport från tratten till månens yta eller mellan punkter inuti.

Inne i tratten ser vi vattenmassor, landmassor med grönska och träd, vad som ser ut att vara flytande strukturer (de bruna fyrkanterna) och ett transportnätverk som tillåter människor att resa runt. De simulerade människorna i videon visas gå längs "väggarna" som om det inte vore annorlunda än att gå på jordens yta (det finns till och med motorbåtar som kör på vattnet.) Vid botten av tratten, som är mindre utsatt för centripetal kraft, det finns en stående vattenmassa med fler båtar som kryssar runt.

Andra idéer som tas upp i presentationen inkluderar en jord-månetransport (och till och med en interstellär sådan) som skulle förlita sig på samma principer för att simulera artificiell gravitation i rymden. Dessa är kända som "Luna Beagle" respektive "Space Express". Animationen visar hur den förra skulle se ut, ett sexkantigt kärl med moduler som sträcker sig från en central eker som roterar för att ge artificiell gravitation för alla inuti.

Professor Yamashiki sa:"Också forskning om transportmetoder som använder "artificiell gravitation" har börjat. Tanken är att skapa en Luna Beagle som kör på månen och en Space Express som rör sig mellan stjärnor... Jag försöker garantera samma gravitation (1G) miljö som jorden medan den rör sig. [Space Express] behöver mycket acceleration, och jag tror att det är bättre att bogsera den med en raket."

Det finns dock uppenbara frågor om kostnader och de oundvikliga tekniska utmaningarna med att bygga denna typ av struktur på månen. Till exempel under presentationen kom inte ämnet in-situ resursutnyttjande (ISRU) och hur denna struktur skulle byggas upp. Skulle den sättas ihop på jorden eller i rymden, sedan skickas till månen eller monteras på plats med hjälp av regolit och andra månresurser? Skulle jobbet hanteras av autonoma robotar, mänskliga besättningar som fjärrstyrde maskiner på ytan eller en kombination därav?

Som Ohno medgav är Lunagrass-konceptet "en drömhistoria" vid denna tidpunkt, och inte en verklig missionsarkitektur. Men, tillade han, det är en seriös idé och en som mycket väl kan vara genomförbar inom en snar framtid. När mänskligheten inleder en förnyad era av rymdutforskning som inkluderar planer för permanenta livsmiljöer på månen och Mars, spelar "drömhistoria"-idéer som denna en viktig roll.

"Självklart är det inte alls tekniskt, men det är väldigt viktigt att komma med idéer i det här skedet", sa han. "Om möjligt vill jag åka till månen. Mer specifikt vill jag åka till Mars. Jag vill förverkliga konceptet om månen på något sätt år 2050." + Utforska vidare

Förutsäga effektiviteten av syreutvecklande elektrolys på månen och Mars