Od ponad dwóch lat prof. Jacek Katzer wraz z zespołem naukowców z UWM, prowadzi badania dotyczące technologii przetwarzania regolitu w celu pozyskania trwałego i odpowiedniego materiału budowlanego. W przyszłości ma on posłużyć do budowy baz księżycowych. Regolit to pył księżycowy, którego na satelicie Ziemi jest bardzo dużo. Naukowcy z UWM biorą udział w projekcie Narodowego Centrum Nauki (w konsorcjum z Centrum Badań Kosmicznych PAN i Akademią Górniczo-Hutniczą). Jego celem jest próba wydobycia regolitu z powierzchni Księżyca, a w przyszłości – rozszerzenie naszej cywilizacji na inne planety Układu Słonecznego.

- Naszym zadaniem jest przygotowanie technologii produkcji betonu z regolitu. Nie może to jednak być beton w rozumieniu „ziemskim”, którego składnikiem jest woda. To ma być beton geopolimerowy, a właściwie lunapolimerowy, którego spoiwem nie będzie woda, lecz polimery – wyjaśnia prof. Katzer.

Przez jeden semestr w roku 2022 na stażu w Instytucie Geodezji i Budownictwa przebywał architekt mgr inż. David Juračka, doktorant z Politechniki w Ostrawie w Czechach. Zajmuje się zastosowaniem druku 3D w budownictwie.

– Davida bardzo zainteresował projekt związany z regolitem, więc dużo o tym rozmawialiśmy. Ponieważ jest architektem, bardzo szybko w dyskusji z pozostałymi członkami naszego księżycowego zespołu badawczego na UWM (dr. inż. Januszem Kobaką i mgr inż. Izabelą Świcą) wynikł temat nie tyko, z czego powinny być zbudowane bazy księżycowe, ale i jaki kształt powinny mieć – opowiada prof. Katzer.

Na filmach SF bazy na innych planetach wyglądają podobnie: to osadzone na ich powierzchniach płaskie budowle przypominające odwrócone dnem do góry talerze lub wierzchołek kuli. Wyglądają bardzo efektownie, ale właściwie dlaczego mają taki kształt?

– Chyba tylko dlatego, że filmowcom wydaje się, iż tak powinny wyglądać. Na Księżycu grawitacja jest sześć razy mniejsza niż na Ziemi. Astronauci poruszają się po nim skokami, bo nie da się tam chodzić tak, jak po Ziemi. Z tego płynie wniosek, że księżycowe pomieszczenia, w których mają przebywać ludzie, muszą być wyższe niż ziemskie, bo w tych o ziemskiej wysokości, będą sobie obijać głowy – tłumaczy profesor.

Z tego obaj naukowcy wysnuli wniosek, że bazy księżycowe kształtem powinny przypominać jajko, osadzone szerszym końcem w gruncie.

– To najdoskonalszy naturalny kształt. Powoduje on, że skorupka jajka chociaż jest cienka i krucha, jest jednak bardzo wytrzymała. To jest bardzo ważne na Księżycu, który jest nieustanie bombardowany meteorytami z Kosmosu – podkreśla prof. Katzer.

Jajko ma pionową oś symetrii, co ułatwia organizowanie jego wnętrza. W takim budynku pomieszczenia mogą być wyższe niż te ziemskie.

– Baza powinna być zbudowana z betonu wykorzystującego regolit. Pracujemy nad tym w naszym projekcie. Szkielet należy wydrukować na drukarce 3D. Już się takie domy drukuje w USA ze specjalnych betonów. Główna konstrukcja przyszłej bazy na księżycu powinna być szkieletowa. Nasz zespół proponuje szkielet wykorzystujący komórki Voronoi. Może być on albo płaski, albo przestrzenny, co go jeszcze bardziej wzmocni. Wnętrze jaja powinno być wypełnione balonem z odpowiedniego tworzywa i nadmuchane niczym balon. Takie wytrzymałe tworzywa już się produkuje do celów budowlanych – wyjaśnia prof. Katzer. – Bazę powinniśmy umieścić w kraterze powstałym po uderzeniu dużego meteorytu. To zmniejszy pracochłonność. To, co będzie wystawać nad jego krawędź, należy zasypać księżycowym gruntem. W ten sposób zapewnimy bazie ochronę przed utratą ciepła, promieniowaniem kosmicznym i uderzeniami meteorytów.

Można stawiać pojedyncze jaja-bazy. Można je grupować i łączyć podziemnymi korytarzami. Pomysły bazy dr Katzer konsultował z dr hab. Karolem Sewerynem z Centrum Badań Kosmicznych PAN, który włączył się w badania, uznając je za ciekawe i rozwojowe.

Wyniki wspólnych rozważań z Davidem Juračką i prof. Sewerynem prof. Katzer opublikował w naukowych czasopismach. Spotkały się z pozytywnymi recenzjami.

– Zastanawia mnie to, że nie spotkałem innych publikacji na temat kształtu baz pozaziemskich. – dzieli się swymi spostrzeżeniami naukowiec z UWM. – Jestem jednak przekonany, że ludzie nad nimi intensywnie pracują, tylko trzymają to w wielkiej tajemnicy. Cisza na ten temat wynika chyba z tego, że jak ktoś powiedział w jakimś filmie SF: ten kto pierwszy zbuduje bazę księżycową na 12 osób, ten stanie się mocarstwem na Srebrnym Globie.

Lech Kryszałowicz, rys. David Juračka

Dr hab. inż. Jacek Katzer, prof. UWM pracuje w Katedrze Inżynierii Budowlanej Instytutu Geodezji i Budownictwa. Jest kierownikiem Centrum Inżynierii Lądowej na Wydziale Geoinżynierii specjalizuje się w technologii betonu, fibrobetonu, betonów samozagęszczalnych oraz nietypowych kruszyw budowlanych. Jest autorem wielu publikacji naukowych (w większości w języku angielskim) i popularyzatorskich. Jako ekspert Komisji Europejskiej był zaangażowany w liczne ewaluacje projektów badawczych na poziomie europejskim (FP 7, Horyzont 2020), krajowym (Polska, Czechy, Łotwa, Cypr, Kazachstan) oraz lokalnym.