Bouwen op de maan is nog niet zo simpel. „Er is geen cement, weinig water en veel kosmische straling; er zijn geen bouwvakkers en transport naar de maan is peperduur”, schetst teamwoordvoerder Tom van Beek (21) de grootste uitdagingen van het twintigkoppig studententeam. Hij maakt het zich gemakkelijk in het kantoor van Space Oasis Delft in de Dreamhall van de Technische Universiteit. In de hal zijn andere teams in de weer met lasersnijders en andere machines. „Ik zal de deur even sluiten voor de herrie.”

Hoe begint zo’n project? Van Beek: „Veel van onze teamleden studeren architectuur. Ik ook. Anderen studeren lucht- en ruimtevaarttechniek, civiele techniek of life science and technology. We delen samen onze passie voor de ruimte, het heelal. Toen onze teammanager Marit Vegt met het idee kwam om iets te doen met architectuur in de ruimte, was ik een van de eerste inschrijvers. Toen kwam de vraag: willen we iets ontwerpen voor op de maan of op de planeet Mars? Uiteindelijk hebben we gekozen voor de maan.”

Waarom de keuze voor de maan?

Van Beek: „De maan is dichterbij dan Mars. En de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA wil binnenkort weer naar de maan. Voor ons, als allereerste studententeam dat hier iets mee doet, is de maan net iets haalbaarder dan Mars.”

De keuze voor de maan stelt de aankomende architecten voor nieuwe uitdagingen. Ze moeten rekening houden met de zwaartekracht, die op de maan zes keer lager is dan op de aarde. Er is geen atmosfeer en dus ook geen wind. Het team ontwerpt uiteindelijk een spiraalvormig maandorp in een eivormige cocon van maansteen.

Hoe kwamen jullie bij de keuze voor een spiraalvormig dorp?

„We wilden ons dorp zoveel mogelijk verticaal maken, met meerdere woningen op elkaar. Dan heb je trappen nodig. Maar die zijn door de geringe zwaartekracht op de maan heel onhandig en zelfs gevaarlijk. Je staat dan niet zo stevig op je voeten. Dus hebben we ons laten inspireren door spiraalvormige zeeschelpen. Zo konden we toch de hoogte in. De huizen zijn met een oplopende spiraal, een soort wenteltrap aan elkaar verbonden. Deze fungeert als een hellingbaan langs alle woningen. Daardoor staan de woningen in de beleving van de bewoners toch op dezelfde verdieping. En trappen zijn niet nodig.”

„Trappen zijn door de geringe zwaartekracht op de maan heel onhandig en zelfs gevaarlijk” - Tom van Beek, woordvoerder Space Oasis Delft

Een forse uitdaging was ook de kosmische straling die de maan ongehinderd bereikt. „Daarvoor moesten we een oplossing vinden, want die straling veroorzaakt kanker. En dat wil je niet”, verklaart Van Beek. Het team bedenkt een cocon met een 4 meter dikke wand van maansteen (regoliet) om het dorp. Die zou genoeg moeten zijn om de straling tegen te houden. „Vier meter is echt enorm dik.”

Maansteen bestaat vooral uit losse, fijne stof. Hoe kun je dat aan elkaar laten plakken zonder cement?

„Voor cement heb je veel water nodig. En hoe krijg je dat allemaal op de maan? Dat wordt veel te duur. Daarom hebben wij gekozen voor sinteren. Met een grote laser of lens die zonlicht concentreert, maak je maansteen zo heet dat het smelt en een hard, glasachtig materiaal wordt. We brengen dan telkens een laagje stof aan dat we aan elkaar sinteren. Dat deze techniek werkt, heeft de Europese ruimtevaartorganisatie ESA aangetoond.”

De student loopt naar een tafel waar een model van de doorsnede van de 4 meter dikke wand ligt. „We smelten met de laser de buiten- en binnenwand met een soort honingraatpatroon daartussen aan elkaar. Dat noemen we dustbedprinting. De ruimtes daartussen vullen we op met maanstof.”

Die dikke buitenwand houdt de meeste straling buiten, maar levert een nieuw probleem op, vervolgt Van Beek. „Je hebt geen enkel raam naar buiten. De verbinding van de binnen- met de buitenwereld dreig je daardoor te verliezen. Daar moet je dus heel slim mee omgaan.”

Hoe houdt het maandorp dan voeling met de buitenwereld?

„We konden kiezen voor een heel zware deur van lood, maar we zochten een elegantere oplossing. We hebben ons laten inspireren door de natuur. Door de vorm van het nest van de rosse ovenvogel. Zo’n nest is een heel beschermde omgeving. De ovenvogel maakt het van klei dat opdroogt tot een harde koek van steenachtig materiaal. En het heeft een interessante vorm: de ingang loopt via een gedraaide spiraalvorm. Daardoor kunnen roofdieren niet rechtstreeks naar binnen kijken.”

Wat is daarvan het voordeel voor jullie?

„Wij hebben op de maan natuurlijk niet te maken met roofdieren. Maar wel met kosmische straling. Deze straling komt in rechte lijnen naar het maanoppervlak, net als de zichtlijnen van de roofdieren. We hebben de ingang van ons maandorp ook op die manier ontworpen, zodat de diep doordringende kosmische straling niet direct naar binnen kan vallen. Daardoor zijn we niet afhankelijk van een heel dikke loden deur.”

Vormt weerkaatsing van kosmische straling in de spiraal geen probleem?

„Weerkaatsing van straling speelt volgens onze engineers een relatief geringe rol. De directe lijn is het gevaarlijkst.”

Van Beek loopt naar het model van het maandorp. Het dorp heeft twee spiraalvormige ingangen. In één van de ingangen is een bolletje geplaatst. „Dat is een uitkijkpunt, een cupola, net als het internationale ruimtestation ISS ook heeft. Van daaruit kun je altijd naar de aarde kijken, want die planeet staat gezien vanaf de maan altijd op dezelfde plaats. Je kunt er niet lang zitten, want het stralingsniveau is er wel wat hoger.”

Wie gaat dat allemaal bouwen? Er wonen immers nog geen mensen op de maan.

„Dat klopt. Je hebt daar geen bouwvakkers.  Dan denk je toch al snel aan bouwen met op afstand bestuurbare robots.”

Als er mensen op de maan gaan wonen, krijgen ze een zelfvoorzienende biosfeer in de cocon. In de Verenigde Staten is een bekende nabootsing van het aardse ecosysteem: de Biosphere 2. Hebben jullie je daardoor ook laten inspireren?

„Die heeft ons zeker geïnspireerd. Vooral het psychologisch aspect ervan. Hoe kun je mensen afsluiten van de rest van de wereld en zelf een samenleving laten organiseren? Dat is in de Biosphere 2 niet altijd even goed gegaan. Maar een van de uitkomsten is wel dat planten belangrijk zijn voor het welbevinden van mensen. In een steriele omgeving worden mensen depressief. Wij hebben daarom ook veel ‘gespeeld’ met groen, natuur en natuurlijke systemen.”

„Hoe kun je mensen afsluiten van de rest van de wereld en zelf een samenleving laten organiseren?” - Tom van Beek, woordvoerder Space Oasis Delft

Nieuws in beeld

Doorsnede van een cocon waarin zich een ronde structuur met meerdere woningen bevindt. Links in de spiraalvormige ingang een cupola om naar de aarde te kijken. beeld Space Oasis Delft

Een van de slaapkamers in een van de woningen. beeld Space Oasis Delft

Slaapkamer in een van de andere woningen. beeld Space Oasis Delft

Een keuken in een van de woningen. beeld Space Oasis Delft

Ruime woonkamer in een van de woningen. beeld Space Oasis Delft

Keuken in een van de woningen. beeld Space Oasis Delft

Doorsnede van de bolvormige leefruimte binnen het vezelversterkte membraan waategen het enorme projectiescherm is ontworpen. beeld Space Oasis Delft

Astronaut stapt uit zijn maanvoertuig bij een nederzetting van Space Oasis Delft. beeld Space Oasis Delft 

Tom van Beek bij enkele modellen van Space Oasis Delft . beeld RD

Schaalmodel van een doorsnede van de leefomgeving van Space Oasis. De binnenschaal stelt het luchtdichte membraan voor waartegen dag en nacht en de seizoenen worden geprojecteerd. beeld RD

Een schaalmodel van de opbouw van de vier meter dikke wanden van de cocon. beeld RD

Het team heeft in het ontwerp ook speelse elementen verwerkt, zoals een waterval waarvan de druppels zes keer zo langzaam naar beneden vallen door de lage zwaartekracht. Maar deze waterval heeft ook een praktische functie: het water bevochtigt de planten in de habitat. Hiermee helpt deze de eentonigheid van de leefruimtes te verdrijven door ze groen te houden. Zo creëren de studenten een zo natuurlijk mogelijke leefomgeving voor de bewoners.

Hoe houden jullie in de cocon grip op het delicate evenwicht tussen water, zuurstof, stikstof en CO2?

„In de cocon is sprake van supergecontroleerde omstandigheden. In principe is het een miniatuur van de biosfeer op aarde, een ecosysteem waarin al die cycli werken. We zullen er niet aan ontkomen dat we buffers moeten hebben, bijvoorbeeld van zuurstof voor noodgevallen. Maar het systeem zal werken op natuurlijke principes: planten maken zuurstof, mensen ademen CO₂ uit, meelwormen verwerken de uitwerpselen en daarop groeien de planten. Op die manier gaat alles in een cyclus rond.

Daarnaast mag er geen gas ontsnappen uit het ecosysteem, waarin een gewone luchtdruk heerst. Daarom maken we de cocon luchtdicht met een ultradun membraan. Om het membraan zo sterk te maken dat het de luchtdruk in de cocon aankan, spinnen we op de maan basaltvezels. Daarmee versterken we het membraan en houden we het bij elkaar.”

De maan draait in een maand om zijn as. Een dag zou dan 29 dagen duren. Hoe simuleren jullie dan de aardse tijden, dagen van 24 uur?

„De binnenkant van de cocon is een groot projectiescherm. Daarmee projecteren we dag en nacht in het ritme van de biologische klok. Een volledige dag duurt ongeveer 24 uur. Het ritme heeft ook met de warmte van het licht te maken. Zonsondergangslicht is wat roder, wat warmer van kleur. Midden op de dag is het witter. Daaraan zijn zowel mensen als planten gewend.”

En de seizoenen?

„De seizoenen hebben te maken met variatie in licht en temperatuur. Beide laten we een beetje op en neer gaan. Je maakt het ’s winters expres wat kouder en wat donkerder. Die kleine veranderingen door het jaar heen zorgen er wel voor dat het niet zo monotoon is: niet elke dag hetzelfde weer, hetzelfde licht, hetzelfde seizoen. Anders staat voor je gevoel alles stil; nu kun je in de ‘winter’ weer vooruit kijken naar de lichtere ‘zomer’.”

„Als elke dag hetzelfde weer, hetzelfde licht, hetzelfde seizoen heeft, staat voor je gevoel alles stil” - Tom van Beek, woordvoerder Space Oasis Delft

Stel, jullie gaan het maandorp bouwen; hoeveel materiaal moet er dan nog mee van de aarde?

Nadenkend: „Dat is een moeilijke vraag. Ik denk dat het qua bouwmaterialen wel meevalt. De cocon, het stralingsschild, bestaat uit louter lokale materialen. Het dorp ook. Dingen als kussens of matrassen, kunnen niet van de maan komen. Planten ook niet. We zullen dus vezels mee moeten nemen en plantenzaden. Daarnaast moet er best wat CO₂ voor de planten worden meegenomen.”

Jullie zenden jullie idee in voor de International Architecture & Innovation Competition. Maken jullie kans om te winnen?

„Wij zijn het allereerste team van dit soort onderzoek dat meedoet. De afgelopen tien jaar hebben vooral individuele architecten de prijs gewonnen. Wij hebben echter een groot interdisciplinair team. We weten niet hoe de jury daarop zal reageren. Dat is echt afwachten.”

Zijn jullie al benaderd door de NASA of de ESA?

Van Beek glimlacht. „Dat zijn organisaties waar je niet makkelijk binnenkomt. Wij hebben wel contact met hen gezocht. Uiteraard, Space Oasis Delft is het eerste team van de TU dat iets doet met bouwen op de maan. Volgend jaar neemt een ander studententeam het stokje van ons over. De ruimtevaartorganisaties weten dat we hiermee op de TU bezig zijn. Het zou mooi zijn als zij ook het belang van dit project inzien voor de toekomstige bewoning van de maan. Dan hebben de komende teams er twee grote sponsoren bij.”