Utvikler norsk betong som skal brukes til å bygge på månen

I forrige uke skrev kineserne romfartshistorie da de gjennomførte den første myke landingen på månens mørke side. Men det er ikke bare kineserne som som ønsker å finne løsninger for at vi mennesker kan tilbringe mer tid på månen.

Forskere ved ingeniøravdelingen på Høgskolen i Østfold (HiØ) har fått en kontrakt på drøyt 300.000 kroner fra den europeiske romorganisasjonen European Space Agency (ESA).

Pengene skal gå til å utvikle en type betong som skal brukes til konstruksjon av bygninger og landingsplattformer på månen.

Månestøv, lut og vann

Det er en geopolymerbetong som skal benyttes, og på betonglaboratoriet til HiØ i Fredrikstad jobber professor Anna-Lena Kjøniksen og høgskolelektor Shima Pilehvar med utviklingen av den ideelle oppskriften på betongblandingen.

Den skal hovedsakelig bestå av lunar regolith (månestøv), natriumhydroksid (lut) og vann, forteller forskningsleder Kjøniksen til TU Bygg.

– Siden det er minimalt med vann på månen prøver vi å tilsette noen komponenter, tilsatsmidler, som reduserer behovet for vann, sier hun.

De ser også på bruk av silikater, men håper å redusere mengden av andre komponenter enn det som allerede er på månen, fordi det er dyrt å frakte materialer opp dit.

Geopolymerbetong er en type betong med høy brannmotstand, som har mye lavere CO2-belastning på miljøet enn den mest brukte sementtypen, Portlandsement. En av årsakene er at hovedkomponentene er avfallsstoffer. For eksempel kan de bruke stein fra metallutvinning eller flyveaske som ellers må deponeres.

Venter på månestøv i posten

Kjøniksen ble invitert av ESA til å søke om å få jobbet med dette prosjektet HiØ tidligere har forsket på bruk av geopolymerbetong. Hun er svært fornøyd med at kontrakten havnet hos dem.

– Det er kjempegøy! bryter hun ut, og forteller at ESA, i tillegg til kontraktsummen på 30.000 euro, supplerer med råmaterialer.

– Vi får to batcher av «lunar regolitt simulant», én som sendes fra USA og én fra Italia, sier hun.

Batchene simulerer to typer månestøv fra forskjellige steder på månen.

Så langt har kun den ene batchen kommet frem i posten, så selv om de fikk tildelt prosjektet i høst, var det først like før jul at professor Kjøniksen og forsker Pilehvar kom i gang på laben.

Fram mot sommeren skal de jobbe med å finne en oppskrift som kan sendes til månen.

– Vi er tidlig i prosjektet, men vi har allerede funnet en sammensetning som vi har klart å håndforme, og som herdes forholdsvis raskt, forteller Kjøniksen.

Månen har dagtemperaturer på opptil 117 grader celsius og minus 173 grader celsius på natten.

– Det vi ser er at betongen herdes raskt under høye temperaturer, og det er positivt med tanke på månens høye dagtemperatur, sier hun.

3D-printes i vakuum

Betongen skal 3D-printes i vakuum, og ESA jobber med å skaffe forskerne tilgang til å teste under disse forholdene.

– Her på laben har vi kuldeskap som går ned til minus 80 grader, samt varmeskap vi kan teste i. Men mulighet til å 3D-printe i vakuum mangler vi, det skal ESA fremskaffe, forklarer Kjøniksen.

I tillegg til voldsomme temperaturforskjeller er det flere ekstreme forhold på månen som må tas hensyn til. Mikrometeorittstormer og høy radioaktivitet gjør at det kreves tykke vegger med betong for å skjerme mot stråling og beskytte byggene.

Fremover skal forskerteamet teste styrke og flyteegenskapene til betongblandingene de utvikler, og finne en oppskrift som er så nært opp mot det som kan lages med de ingrediensene som finnes på månen.

– Vi kommer ganske nærme med vår oppskrift, men det vil nok kreve noen justeringer på månen, sier Kjøniksen.

Kina kjører alene

Terje Wahl er avdelingsdirektør for forskning og jordobservasjon ved Norsk Romsenter. Med kinesernes nylige månelanding, der målsetningen er å ha en astronaut på månen tidlig på 2020-tallet, tenker han at NASA nå vil vurdere hvor vidt de skal gjøre det samme.

– USA vil bygge en romstasjon som skal gå i kretsløp rundt månen, og fra den vil de sende roboter til måneflaten. Men jeg har en følelse at de nå tenker på om også de skal ha astronauter i en base på månen, sier han.

En annen situasjon er at den internasjonale romstasjonen, som driftes av ESA, NASA, Roskosmos (Russland), CSA (Canada) og JAXA (Japan) går ut på dato allerede i 2020. Det haster dermed å finne et alternativ.

– Spørsmålet nå er om Kina vil være med i det internasjonale romfelleskapet eller om det blir et månekappløp. Så langt kjører de sitt eget løp, og mye tyder på at de ønsker å bygge en større romstasjon alene, sier han.

Videre forteller han at NASA har sagt at de ønsker å samarbeide, men samtidig har den amerikanske kongressen strenge regler for samarbeid mellom de to landene.

– Et klart svar på den globale situasjonen har vi nok ikke før om fem til ti år, sier han.

Norge må bestemme seg

I november skal ESA fremme et program med en årlig budsjettramme på 600 millioner euro for sine kommende aktiviteter inn mot bemannet romfart, den internasjonale romstasjonen, månen og Mars.

– Det gjenstår nå å se om ESAs medlemsland vil akseptere et såpass stort program, sier Wahl.

Han forteller at Norge så langt har hatt en beskjeden deltakelse innen bemannet romfart i ESA, men at vi i november skal delta på ESA-ministerkonferansen, der det skal vedtas nye planer for tilstedeværelse i rommet.

– Norge har så langt vært en meget liten deltaker i denne type ESA-aktiviteter, med et deltakelsesnivå i Romstasjonen på bare cirka en fjerdedel av BNP-nivå, sier han.

– Et viktig spørsmål fram mot ministerkonferansen vil være om Norge skal øke sin deltakerandel i denne delen av ESAs romvirksomhet. Norge har så langt prioritert mer «jordnære» rom-aktiviteter i ESA, som jordobservasjon, satellittnavigasjon, satellittkommunikasjon og teknologiutvikling, legger han til.