Niklas Järvstråt HÖGSKOLAN VÄST Månbas Pershyttan Likheter och skillnader mellan en svensk gruva och en internationell månbas Niklas Järvstråt HÖGSKOLAN VÄST

Varför månbas?

President Bush (2004) ”... America will return to the Moon as early as 2015 and no later than 2020 ...”

Men, …. SMART-1 3/9 2006 Chandrayaan-MIP 14/11 2008 Kaguya 12/2 2009 President Bush (2004) ”... America will return to the Moon as early as 2015 and no later than 2020 ...” Men, …. SMART-1 3/9 2006 Chandrayaan-MIP 14/11 2008 Kaguya 12/2 2009 Chang’e 1/3 2009 LRO (planned launch) 20/5 2009

Varför bo på månen? Brohuvud i rymden Vi kan göra det! Nytta: Råmaterial: Energi - Bränsle - He3 Forskning: Observatorier Underhållning/Sport: Luftpolo, löploop Turism Med mera … Brohuvud i rymden Vi kan göra det!

Why the moon? (NASA) Human Civilization Extend human presence ... settlement Scientific Knowledge Pursue scientific activities ... Exploration Preparation Test technologies, ... Mars and beyond Global Partnerships Provide ... activity that unites nations Economic Expansion ... benefits to life on the home planet.

“Leap of Faith” by Pat Rawlings, copyright NASA

Varför självförsörjande? Lönsammare Inga återkommande kostnader Industri etc. utan “baskostnader” Säkrare Säkerhet mot budgetneddragning Psykologisk trygghet

Vad behöver vi?

Vad behöver vi för att leva?

Första nivåns kravnedbrytning

Andra nivåns nedbrytning: Jordbruk

Siffror på vad vi behöver

Vad finns på månen?

Siffror på vad som finns på månen (från Apollo-prover) Syre 44% Metaller 26% Järn 10%, Aluminium 9%, Magnesium 5%, Titan 2% Ickemetaller 30% Kisel 21%, Kalcium 9%, NPK 0.5% Kol + väte + kväve, <1‰

Räcker det som finns på månen till det vi behöver? Kväve begränsar, 0.5 %/dag läckage (som ISS): > 400 ton mån-damm per person och dag

Sydpolen har resurser! Solparadis Frysbox C A B 100 km

Räcker det som finns på månen till det vi behöver? Kväve begränsar, 0.5 %/dag läckage (som ISS): > 400 ton mån-damm per person och dag eller 100 kg per person och dag kväverik kometis från polen

Räcker det som finns på månen till det vi behöver? Kväve begränsar, 0.5 %/dag läckage (som ISS): > 400 ton mån-damm per person och dag eller 100 kg per person och dag kväverik kometis från polen Tätare väggar (0.1 %) + ersätt mesta förlusten av kväve med billigare gaser (t.ex. syre): 1 kg per person och dag kväverik kometis från polen

Produktionssystem

Vad är annorlunda på månen? Låg gravitation (1/6 av Jordens) Mindre kraft nedåt – t.ex. svårt att gräva Gjutformar fylls långsammare Mindre konvektion – bra och dåligt Gratis vakuum Vakuum isolerar och skyddar, speciellt vid hög temperatur Vakuum är farligt, särskilt plötsligt vakuum (Gruvdrift) Brist på vissa råmaterial Koppar, väte, kol och kväve är dyrt att framställa! Småskaligt Inga skalfördelar eftersom det är så små mängder Flexibla produktionsmetoder krävs

Tillverkning

Tillverkningsmetoder Bearbetning Svetsning Formning

Friformstillverkning ur svetstråd Mindre utrustning än gjutning eller smide Flexibelt – formar och bygger Jordintressant Korta serier Reparationer Vi kan! Speaking about the Metal Deposition Process: -Using ti64, The welding had to be performed within a chamber as seen on the picture to prevent formation of alpha-cases and oxydation of the titanium alloy. The entire experiment was at oxygene level lower than 20 ppm. - Metal deposition is an semi-automated process using a robort - We can notice on the picture the 3 contact point fixture on each side. Regarding the Material: -The sheet plate was, as well as the wire feeding , titanium alloy 6al-4V and were chosen accordingly to the aerospace specifications.

Noteringar om produktionssystemet: Miljöpåverkan genom utarmning av resurser hantera global råvarutillgång utvecklingsområden med svag infrastruktur Vi väljer att kräva att all tillverkningsutrustning skall kunna tillverkas i systemet Tillbaka till stenåldern? Nej, använd effektiv modern produktionsteknik, men småskaligt! Materiellt självförsörjande, dvs ett slutet tillverkningssystem Flexibla produktionsmetoder är en nödvändighet

Bostäder

Konstruktionslaster Gravitation Inre övertryck Strålning 1/6 av jordens gravitation, men vikt av strålskydd tillkommer Inre övertryck Dominerande laste => “tryckkärl” snarare än “byggnader” Strålning Inget skyddande magnetfält => 2 meter sten ersätter atmosfär Meteoritnedslag och månbävningar Månbävningar? Stora meteoritnedslag dominerande katastrof Lufttätt Nyckelparameter vid konstruktion => minimera läckage

Typiskt start-scenario

Glaskupoler Dålig dragstyrka Skört Dåligt strålskydd! Ingen bra idé!

Nedgrävda konservburkar Tryckkärl Flytta mycket mångrus Tillverkningslaster? Fungerar

Underjordiska “shoppingcentra” Gruvor eller grottor Väggar och tak ”gratis” Röj ur, täta, möblera Designa ute inne Enkelt och billigt”!

Bruten “vindlande dal” = lavatunnel

Illustrations by Pat Rawling Copyright NASA/ Pat Rawling

Storgruvan i Pershyttan

Storgruvan i Pershyttan (Bogruve-schaktet)

Storgruvan i Pershyttan

Byggnader ovan jord Maskinhus(334) Lave (333) Schakt (lågt staket) Anrikningsverket (332)

Maskinhus och Lave Laven renoveras till ursprunglig funktion att hålla uppe linorna till spelet. Eventuellt kan den på sikt göras till museum, utställningslokal och/eller ett litet kafé högst upp. Maskinhuset är i gott skick, vajrar och speltrumma finns, motor till hissen saknas. Eventuellt kan del av maskinhuset utnyttjas som kontorslokal eller liknande.

Spel och Schakt Spelet återtas i drift. Helst med ursprungliga hisskorgar ”hundar” (finns på botten av schaktet, 200m ner). Nedgång anordnas, ev. med mindre byggnad som trapphus eller ”påstigningsstation” till gruvhissen.

Anrikningsverket Taket renoveras. Nedre delen används som auditorium, konsertsal eller föreläsningssal. (1-2 års sikt) Isoleras helt eller delvis och görs om till kontors/konferenslokaler (3-5 års sikt).

Planer under 2009 Akut underhåll av byggnader Komma ner i gruvan pumpa vatten (1-2 m3/min i 1-5 mån, grannar vidtalas) reparera hissen (Motor, räls, hundar, nödbroms) Starta demo-projekt Etablera “månbas-analog” första gruv-månbasen i världen think-tank Motell Mullvad? Garanterat mobiltelefonfritt Äventyr och utforskning www.moon-isru.com

Organisation

Tintin-Centrum

Tintin-centrum Mål och idé Förstudie, finansierad av Leader Besökscentrum Läsrum Tintin shop Professor Kalkyls lab (utställning) Tintin på månen (utställning) Förstudie, finansierad av Leader (EU glesbygsstöd) Projektering 3D skisser Tillstånd från Moulinsart och LST

Tintin-centrum Rumsplan

Tintin-centrum

Tintin-centrum

Moon-mine Research Centre

Idé: Hur litet kan ett samhälle vara och producera “allt”? Råvaruanvändning för månbas liknar: optimering av global resurshushållning utbyggnad av infrastruktur i outvecklade områden Vi väljer att kräva att all tillverkningsutrustning skall tillverkas inom systemet. Åter till stenåldern? Nej, använd effektiva moderna produktionsmetoder! Materiellt självförsörjande, dvs ett helt slutet produktionssystem – gruva till kaffekopp. Flexibla produktionsenheter krävs.

Tidslinje

Karta, 110-meters nivån N 1,5 km

Mångruvan

Planerad forskning i gruvan ”Utomhusdesign” i underjordiska rum Leda in sol med glasfiber Odla grönsaker under mark Kompakt, flexibelt produktionssystem Mysiga bostäder utan fönster ”ut” Gruvdrift och malmhantering med minimal utrustning www.moon-isru.com

Tillämpningar Månkoloni, större månbas, Marsbas U-hjälp – leverera ett produktionssystem istället för produkter (lär dem “fiska”) Infrastruktur i avlägsna områden Holistisk syn på resursanvändning i produktionskedjan

Moon-ISRU Konsortiet EU: 65 organisationer från 19 länder 19 Universitet – 46 Privata företag EU: Sweden: 10 United Kingdom: 4 Italy: 4 Rumania: 4 France: 3 Germany: 3 Hungary: 3 Portugal: 3 Spain: 3 Belgium: 2 Austria: 1 Greece: 1 Total: 41 Rest of world: USA: 10 Canada: 5 Turkey: 4 Israel: 1 Japan: 1 Mexico: 1 Switzerland: 1 International: 1 Total: 24

Moon-Mine partners www.moon-mine.com