Gli insediamenti umani permanenti su corpi celesti diversi dalla Terra sono un tema ricorrente della fantascienza. Col progredire della tecnologia e col crescere dei dubbi sulla sostenibilità a lungo termine della crescita della popolazione umana, l'idea della colonizzazione della Luna o di altri pianeti per alcuni sembra essere un obiettivo fattibile e utile.
Per via della sua vicinanza alla Terra e della sua geografia ben studiata, la Luna sembra essere il candidato ideale per una colonia umana nello spazio. Tuttavia il programma Apollo, pur avendo dimostrato la fattibilità del viaggio, ha raffreddato gli entusiasmi per la realizzazione di una colonia lunare perché i campioni di roccia e sabbia riportati sulla Terra hanno dimostrato la quasi assenza sulla superficie lunare di quegli elementi chimici leggeri che sono essenziali per sostenere la vita.
Alcune delle maggiori agenzie spaziali prevedono un ritorno sulla Luna con missioni umane attorno al 2030, tra queste la NASA nel 2024 con il programma Artemis e l'agenzia spaziale cinese in collaborazione con l'ESA e Roscosmos.
Storia L'idea di una colonia permanente sulla Luna nasce ben prima dell'era spaziale; fu Konstantin Ciolkovskij, tra i primi a suggerirla. Dagli anni cinquanta in poi numerose proposte e idee sono state presentate da scienziati, ingegneri e scrittori.
Arthur C. Clarke propose nel 1954 l'idea di una base lunare composta da moduli gonfiabili isolati ricoprendoli di sabbia lunare. Una nave spaziale assemblata nell'orbita terrestre bassa verrebbe diretta ad allunare sul Mare Imbrium, dove gli astronauti andrebbero ad assemblare dei moduli gonfiabili simili ad iglù ed un'antenna radio. i passi successivi consisterebbero nell'impiantare una struttura a cupola permanente più grande, un purificatore d'aria basato su alghe, un reattore nucleare e delle "catapulte elettromagnetiche" per lanciare merci e carburante alle navi poste nello spazio esterno.
Nel 1959 John S. Rinehart suggerì che il progetto più sicuro fosse quello di una struttura capace di "galleggiare su un oceano di sabbia" dato che allora si pensava che la superficie lunare fosse coperta da profondi oceani di sabbia. Il progetto consisteva di un semicilindro con due semi-cupole alle estremità.
Il Project Horizon era uno studio del 1959 dell'esercito statunitense per stabilire un forte sulla Luna entro il 1967 diretto dall'ingegnere balistico tedesco H. H. Koelle della Army Ballistic Missile Agency. Prevedeva il trasferimento di 254 tonnellate di materiali attraverso numerosi lanci (61 Saturn I e 88 Saturn V) da completarsi entro il 1966.
La fase esplorativa
L'esplorazione della superficie lunare ebbe inizio nel 1959, quando la sonda sovietica Luna 2 impattò con la superficie lunare. Nello stesso anno la missione Luna 3 trasmise a Terra fotografie dell'allora mai vista faccia nascosta della Luna. Fu l'inizio di una serie decennale di esplorazioni lunari condotte da sonde automatiche.
In risposta al programma sovietico di esplorazione spaziale, il presidente statunitense John F. Kennedy dichiarò al Congresso il 25 maggio 1961: "Io credo che questa nazione debba impegnarsi per raggiungere entro la fine del decennio l'obiettivo di portare un uomo sulla Luna e riportarlo sulla Terra". Nello stesso anno le autorità sovietiche annunciano pubblicamente la volontà di portare un equipaggio sulla Luna e di installarvi una base.
Nel 1962, John DeNike e Stanley Zahn pubblicano la loro idea di una base sotto la superficie del Mare della Tranquillità. Una base per un equipaggio di 21 uomini posta a quattro metri di profondità, in modo da essere protetta dalle radiazioni solari in maniera analoga a come la Terra è protetta dall'atmosfera. Sostengono inoltre la scelta dei reattori nucleari come fonte di energia perché più efficienti dei pannelli solari e funzionanti anche durante le lunghe notti lunari. Anch'essi prevedono il ricorso a purificatori d'aria basati sulle alghe.
L'esplorazione della superficie da parte di esseri umani inizia con la missione Apollo 8, che nel 1968 orbita attorno alla Luna con tre astronauti a bordo. È la prima volta che occhi umani vedono direttamente la faccia nascosta del satellite. L'anno successivo il modulo Apollo 11 porta sulla superficie due astronauti, dimostrando la possibilità umana di viaggiare fino alla Luna, eseguire attività di ricerca e ritornare con campioni di suolo lunare.
Le missioni successive proseguirono questa fase di esplorazione. Apollo 12 allunò vicino alla sonda Surveyor 3 dimostrando la fattibilità di allunaggi di precisione. Dopo il quasi-disastro dell'Apollo 13, la missione Apollo 14 fu l'ultima in cui gli astronauti rimasero in quarantena al loro rientro. La missione Apollo 15 fece uso di rover lunari e Apollo 16 fece il primo allunaggio sugli altopiani della Luna.
L'interesse per l'esplorazione della Luna tuttavia iniziava a calare presso il pubblico statunitense, Apollo 17 fu l'ultima missione, le successive missioni programmate (Apollo 18, 19 e 20) vennero annullate dal presidente Nixon. L'attenzione si volse sullo Space Shuttle e sulle missioni con equipaggio nelle orbite basse. In risposta a questo cambio di direzione, anche l'Unione Sovietica iniziò a lavorare ad un progetto di shuttle. Ciò non le impedì negli anni settanta di portare a termine il Programma Luna con tre sonde automatiche (la prima fu Luna 16) che riportarono a Terra campioni di suolo lunare. Il programma lunare sovietico trovò quindi il suo epilogo nel 1976.
Nei decenni successivi l'interesse per l'esplorazione lunare è calato considerevolmente, lasciando solo pochi entusiasti a sostenere un ritorno. La probabile presenza di ghiaccio ai poli lunari ha ridato impulso ai programmi lunari, che trovano nella Cina una nazione nuovamente interessata all'esplorazione del satellite. Gli Stati Uniti hanno risposto agli annunci del programma lunare cinese con l'intenzione di tornare con un equipaggio sulla Luna entro il 2025 e di realizzare sul lungo termine una base stanziale che faccia da trampolino per raggiungere Marte.
Pro e contro A prescindere dalla questione generale se una colonia umana oltre la Terra sia fattibile o desiderabile, i sostenitori della colonizzazione spaziale sottolineano per la Luna come sede di una colonia stanziale una serie di vantaggi e svantaggi.
Vantaggi In genere, l'insediamento di una colonia su un corpo celeste comporta la fornitura di grandi quantità di materiale per la costruzione della base stessa, nonché per altri utilizzi, compresa la schermatura dalle radiazioni. L'energia richiesta per lanciare oggetti dalla Luna verso lo spazio è molto inferiore a quella richiesta per eseguire la stessa operazione dalla Terra, il che permette alla Luna di fungere da sito di costruzione o stazione di rifornimento per astronavi. Alcune proposte includono l'uso di dispositivi ad accelerazione elettromagnetica per lanciare oggetti nello spazio senza dover ricorrere a razzi.
Oltre a ciò, la Luna è il corpo celeste più vicino alla Terra tra quelli di grandi dimensioni, la sua distanza si mantiene stabilmente attorno ai 384.400 chilometri. Questa vicinanza ha alcuni vantaggi:
Un tempo di percorrenza breve; gli astronauti delle missioni Apollo coprirono la distanza in tre giorni. Un tempo così breve permette sia di inviare rapidamente missioni di emergenza dalla Terra o di evacuare rapidamente l'equipaggio della base lunare. Per confronto, la distanza che ci separa da Marte con le attuali tecnologie richiede mesi di viaggio. I prezzi della costruzione della colonia sarebbero molto inferiori rispetto a quelli di una colonia su Marte il ritardo delle telecomunicazioni è di 1,2 secondi e non impedisce le normali conversazioni in voce e video. Per confronto, il ritardo con Marte va da otto a quaranta minuti circa. Questo potrebbe essere cruciale nelle prime fasi di fondazione della colonia, dove emergenze e situazioni critiche potrebbero avvalersi dell'assistenza dalla Terra in tempo pressoché reale (un esempio di ciò fu la missione Apollo 13). Sulla faccia vicina della Luna la Terra appare grande e sempre visibile, mentre su Marte quando è visibile appare come una stella. L'equipaggio di una colonia lunare si sentirebbe psicologicamente meno distante dalla Terra. Una base lunare sarebbe un eccellente sito per un osservatorio astronomico. Data la lenta rotazione della Luna, le osservazioni in luce visibile potrebbero durare interi giorni. Sarebbe inoltre possibile mantenere costantemente sotto osservazione un bersaglio tramite una serie di osservatori distribuiti lungo la circonferenza lunare. Un radiotelescopio sulla Luna potrebbe essere molto più grande di quello di Arecibo per via della bassa gravità. Inoltre la Luna è geologicamente morta, questo - unito all'assenza di attività umana diffusa - rende quasi assenti i disturbi da vibrazione meccanica e quindi più efficienti i telescopi a interferometria. Va infine tenuto conto che sulla Luna potrebbero essere scoperti ricchi giacimenti di minerali rari sulla Terra (come il titanio, l'oro, il palladio, l'iridio e l'uranio) ma anche minerali comuni (come il ferro, il nichel, l'alluminio), dato che sulla sua superficie molti meteoriti (agglomerati d'asteroidi o comete), notoriamente abbondanti di questi minerali, arrivano pressoché intatti a causa dell'assenza d'atmosfera sull'estensione lunare. Considerando inoltre che sulla Luna è stato trovato l'elio-3, che potrebbe essere utilizzato dalle centrali elettriche a fusione nucleare, si estenderebbero le capacità di rifornire sia la Terra sia la Luna d'energia per città e/o basi lunari.
Svantaggi La Luna offre tuttavia alcuni svantaggi come sito per una colonia:
La lunga notte lunare impedisce di far affidamento all'energia solare e richiede la progettazione di una struttura capace di reggere temperature estreme. Un'eccezione a questa restrizione sono alcuni rilievi posti in prossimità del polo nord lunare, che sono illuminati per lunghi periodi di tempo. Altre aree vicine ai poli che sono illuminate per la maggior parte del tempo potrebbero essere utilizzate per insediarvi una rete di centrali elettriche. Sulla Luna sono quasi assenti gli elementi chimici leggeri - idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto - benché si sia trovato del ghiaccio d'acqua in prossimità dei poli. Questi elementi sono necessari per produrre aria respirabile, cibo e propellente e dovrebbero essere importati dalla Terra fino alla scoperta di fonti più economiche. Questo limiterebbe la crescita della colonia e la manterrebbe dipendente dalle risorse della Terra. Una possibilità potrebbe essere l'utilizzare navi da trasporto realizzate con materiali ricchi di elementi leggeri (fibra di carbonio o altre materie plastiche ad esempio), anche se la conversione di questi materiali in forme utili ad un sistema capace di sostenere la vita sono comunque complesse e costose. L'ossigeno è presente sulla Luna, è il principale elemento costituente della regolite che copre la sua superficie, ma l'energia richiesta per liberarlo è elevata. È possibile che, come l'asteroide troiano binario 617 Patroclus, molti oggetti troiani nell'orbita di Giove siano composti principalmente di ghiaccio d'acqua e la presunta grande quantità di ghiaccio d'acqua sull'asteroide 1 Ceres fa pensare che recuperare elementi leggeri da tali corpi possa essere un'operazione fattibile in un futuro non troppo distante, tuttavia queste possibilità sono ancora ipotesi e potrebbero non essere disponibili per una colonia lunare per molto tempo. Esclusa la Terra, una delle fonti di elementi leggeri più vicine alla Luna è Marte, qualcuno suggerisce che la realizzazione di una colonia su Marte renderebbe più facile insediarne successivamente una sulla Luna.