Idėja ištirti ir kolonizuoti Marsą niekada nebuvo tokia gyva, kaip dabar. Per ateinančius du dešimtmečius yra keletas planų įgulos narių misijas siųsti į Raudonąją planetą ir net keli labai ambicingi planai pradėti ten kurti nuolatinę gyvenvietę. Nepaisant entuziazmo, yra daug svarbių iššūkių, kuriuos reikia išspręsti prieš imantis bet kokių tokių pastangų.
Šie iššūkiai, įskaitant mažo gravitacijos poveikį žmogaus kūnui, radiacijai ir psichologiniam buvimui toli nuo Žemės, tampa dar ryškesni, kai susiduriama su nuolatinėmis bazėmis. Norėdami tai išspręsti, inžinierius Marco Peroni siūlo modulinę Marso bazę (ir jai pristatyti skirtą erdvėlaivį), kuri leistų kolonizuoti Marsą, tuo pačiu apsaugoti jo gyventojus dirbtiniu radiaciniu ekranu.
Peroni šį pasiūlymą pristatė 2018 metų Amerikos aeronautikos ir astronautikos instituto (AIAA) SPACE ir astronautikos forume bei ekspozicijoje, vykusiame nuo rugsėjo 17 iki 19 dienos Orlando mieste, Floridoje. Pristatymas buvo vienas iš kelių, vykusių trečiadienį, rugsėjo 19 d., Kurio tema „Marso misijos architektūra“.
Paprasčiau tariant, idėja kolonizuoti Marsą (ar bet kurioje Saulės sistemos vietoje) kelia daugybę iššūkių - tiek fizinių, tiek psichologinių. „Raudonosios planetos“ atveju tai apima jos ploną ir nekvėpuojamą atmosferą, labai šaltą aplinką ir tai, kad joje nėra magnetinio lauko. Būtent šis paskutinis punktas yra ypač sudėtingas, nes visus būsimus kolonistus reikės apsaugoti nuo daug radiacijos.
Trumpai tariant, vidutinis radiacijos kiekis, kurį žmogus patiria Žemėje, išsiskiria maždaug iki 3,6 miliSievertų (mSv) per metus - tai yra dėl tankios žemės atmosferos ir apsauginio magnetinio lauko. Natūralu, kad tai reiškia, kad astronautai ir žmonės, besiskleidžiantys už Žemės ribų, yra veikiami drastiškai didesnių saulės ir kosminės radiacijos kiekių.
Siekdama užtikrinti astronautų sveikatą ir saugą, NASA nustatė viršutinę 500 mSv ribą per metus arba 2000–4000 mSv (priklausomai nuo amžiaus ir lyties) per astronauto gyvenimą. Tačiau Peroni apskaičiavo, kad priklausomai nuo to, kiek laiko jie praleidžia patalpose, vidutinis radiacijos, kurią patirs Marso gyventojas, kiekis būtų apie 740 mSv per metus. Kaip Peroni el. Paštu paaiškino „Space Magazine“:
„Medžiagos kiekis efektyviam ekranui apsaugoti gali būti daug didesnis už tai, kas įmanoma daugelyje kosminių aparatų. Pavyzdžiui, ISS aliuminio sienos yra maždaug 7 mm storio ir yra veiksmingos LEO, tačiau mažai tikėtina, kad tokių skydų pakaktų tarpplanetinėje erdvėje, kur jie gali net padidinti sugeriamą dozę, nebent žymiai sutirštės. “
Ankstesniuose pasiūlymuose, siekiant pašalinti šią grėsmę, buvo rekomenduota pastatyti pamatus su storu Marso dirvožemio sluoksniu - kai kuriais atvejais, naudojant grūdinimo ir 3D spausdinimo metodus, kad būtų sukurta kieta keramikinė išorinė siena, ir avarinėmis prieglaudomis saulės audrų atveju. Kiti pasiūlymai pasiūlė pastatyti pamatus stabiliuose lavos vamzdžiuose, kad būtų užtikrintas natūralus ekranas. Tačiau, kaip nurodė Peroni, šie patys susiduria su pavojais.
Tai apima medžiagos kiekį, reikalingą veiksmingoms skydo sienoms sukurti ir klaustrofobijos grėsmę. Kaip jis paaiškino:
„NASA atliktas tyrimas nustatė, kad didelę kosminę stotį ar buveinę reikia ekranuoti 4 t / m2 Marso regolito (atsižvelgiant į tai, kad jo tankis yra tarp 1000 kg / m3 paviršiaus lygyje iki 2000 kg / m3 kelių cm gylyje tai atitinka 2 m arba mažesnį storį, jei medžiaga sutankinama [sudeginant] lazeriais), kad būtų pasiekta efektyvi 2,5 mSv dozės norma per metus…
„Požeminė prieglauda gali būti naudojama ir kaip miegamasis kambarys, ir visai kitai veiklai, kuriai nereikia žiūrėti į išorę (pavyzdžiui, žiūrėti vaizdo įrašus ar mėgautis kitomis pramogomis), tačiau visada gyvenant požeminėse konstrukcijose gali kilti pavojus psichologinei sveikatai. kolonistų (klaustrofobija), taip pat sumažėja jų gebėjimas įvertinti atstumus, esantiems už postamento ribų (sunkumai atliekant EVA užduotis), ir tai gali būti ypač blogai, jei viena iš posto veiklų yra kosminis turizmas. Kita problema yra šiltnamių, kurie turėtų leisti saulės šviesai patekti į augalų biologinius mechanizmus, statyba. “
Kaip alternatyvą „Peroni“ siūlo tokios bazės dizainą, kuri užtikrintų savo ekraną ir tuo pačiu padidintų prieigą prie Marso kraštovaizdžio. Ši bazė bus gabenama į Marsą laive, kurio rutulio formos šerdis (skersmuo apie 300 metrų (984 pėdų)), aplink kurį būtų išdėstyti šešiakampiai pagrindo moduliai. Pakaitomis Peroni ir jo kolegos rekomenduoja sukurti cilindrinę šerdį moduliams laikyti.
Šis erdvėlaivis gabentų modulius ir gyventojus iš Žemės (arba cis-mėnulio orbitos) ir būtų apsaugotas to paties tipo dirbtiniu magnetiniu skydu, naudojamu kolonijai apsaugoti. Tai sugeneruotų elektros laidų, kurie apgaubtų laivo konstrukciją, serija. Kelionės metu erdvėlaivis taip pat suktųsi aplink savo centrinę ašį 1,5 apsisukimų per minutę greičiu, kad būtų sukurta maždaug 0,8 g sunkio jėga.
Tai užtikrintų, kad astronautai atvyko į orbitą aplink Marsą ir nepatyrė degeneracinių mikrogravitacijos padarinių - tai raumenų ir kaulų tankio sumažėjimas, pablogėjęs regėjimas, sumažėjusi imuninė sistema ir organų funkcijos. Kaip tai aiškino Peronis:
„Prie„ važiuojančiosios sferos “ribos bus varomosios sistemos, būtinos ir kelionei, ir šiuolaikiniam kosminio laivo sukimui, kad dirbant atvirkštiniu keliu būtų sukuriama dirbtinė gravitacija. Šie erdvėlaiviai buvo sukurti siekiant geriau integruoti nešančius laivo elementus į modulių struktūrą. Sferos, sudarančios indo korpusą, laikančiąją struktūrą sudaro šešiakampė ir penkiakampė diagridės, todėl panašesnių formų modulius lengviau sujungti ir sujungti. “
Patekęs į Marso orbitą, laivo sfera nustotų suktis, kad kiekvienas elementas galėtų atsiriboti ir pradėti nusileisti į Marso paviršių, naudodamas parašiutų, stūmoklių ir oro pasipriešinimo sistemą, kad sulėtėtų ir nusileistų. Kiekvienas modulis būtų aprūpintas keturiomis motorizuotomis kojomis, kurios leistų jiems judėti paviršiuje ir sujungti su kitais būsto moduliais, kai tik jie atvyks.
Palaipsniui moduliai būtų išdėstyti sferine forma pagal toroido formos aparatą. Panašiai kaip tas, kuris apsaugo erdvėlaivį, šis aparatas būtų pagamintas iš aukštos įtampos elektros kabelių, kurie sukuria elektromagnetinį lauką, kad apsaugotų modulius nuo kosminės ir saulės spinduliuotės. Erdvėlaivis (toks kaip „SpaceX“ siūlomas BFR) taip pat galėtų nukrypti nuo laivo centrinės šerdies, perkeldamas būsimus naujakurius į planetą.
Norėdami nustatyti savo koncepcijos efektyvumą, Peroni ir jo kolegos atliko skaitmeninius skaičiavimus ir laboratorinius eksperimentus, naudodami mastelio modelį (parodyta žemiau). Iš to jie nustatė, kad aparatas galėjo generuoti išorinį 4/5 Tesla magnetinį lauką, kurio pakanka, kad gyventojai būtų apsaugoti nuo kenksmingų kosminių spindulių.
Tuo pačiu metu aparatas sukuria beveik nulinį magnetinį lauką aparato viduje, tai reiškia, kad jis gyventojams nepadarys jokios elektromagnetinės spinduliuotės ir todėl nekelia jokio pavojaus jiems. Kiekvienas modulis, remiantis Peroni pasiūlymu, būtų šešiakampio formos, būtų 20 m (65,6 pėdų) skersmens ir jame būtų pakankamai vertikalios patalpos, kad būtų galima gyventi.
Kiekvienas modulis pakiltų maždaug 5 m (16,5 pėdų) virš žemės (naudodamas savo variklines kojas), kad Marso vėjas galėtų nubėgti smėlio audrų metu ir užkirstų kelią smėlio kaupimuisi aplink modulius. Tai užtikrintų, kad vaizdas iš modulių, esminis „Peroni“ dizaino komponentas, nebus kliudytas.
Tiesą sakant, Peroni pasiūlyme reikalaujama, kad bazė būtų kuo atviresnė aplinkiniam kraštovaizdžiui pro langus ir dangaus skliautus, kurie leistų gyventojams jaustis labiau susijusiems su aplinka ir užkirstų kelią izoliacijai ir klaustrofobijai. Kiekvienas modulis svertų maždaug 40–50 tonų (44–55 JAV tonų) Žemėje - tai Marso sunkio jėga siekia 15–19 tonų (16,5–21 JAV toną).
Kai kurie pradiniai svoriai apimtų nusileidimui reikalingą kurą, kuris bus sunaudojamas nusileidimo metu ir reiškia, kad buveinės buvo dar lengvesnės pasiekus Marso paviršių. Kaip ir panašios konstrukcijos, kiekvienas modulis būtų diferencijuojamas atsižvelgiant į jų funkciją, kai kurie tarnauja kaip miegamosios patalpos, kiti - poilsio, žaliųjų erdvių, laboratorijų, dirbtuvių, vandens perdirbimo, sanitarijos įrenginių ir kt.
Paskutinis prisilietimas bus „technologinės ašies“, vaikščiojamo tunelio, pastatyto virš žemės, pastatymas, kur būtų išdėstytos baterijos, fotoelektrinės plokštės ir maži branduoliniai reaktoriai. Tai patenkins nemažus bazės elektros poreikius, įskaitant energiją, reikalingą palaikyti magnetinį lauką. Kiti elementai galėtų apimti žvalgybinių transporto priemonių garažus ir sandėlius, taip pat astronominę observatoriją.
Šis pasiūlymas daugeliu atžvilgių yra panašus į Solenoido Mėnulio bazės koncepciją, kurią Peroni pristatė bent metų AIAA kosmoso ir astronautikos forume ir ekspozicijoje. Ta proga Peronis pasiūlė pastatyti mėnulio pagrindą, kurį sudarytų iš skaidrių kupolų, kurie būtų uždengti toroido formos konstrukcijos, sudarytos iš aukštos įtampos kabelių, viduje.
Abiem atvejais siūlomos buveinės yra susijusios tik su jų gyventojų poreikių užtikrinimu - tai apima ne tik jų fizinį saugumą, bet ir psichologinę gerovę. Žvelgdamas į ateitį, Peroni tikisi, kad jo pasiūlymai paskatins daugiau diskusijų ir tyrimų, susijusių su ypatingais iššūkiais, kylančiais kuriant pasaulio išorės pagrindus. Jis taip pat tikisi pamatyti novatoriškesnes koncepcijas, skirtas šioms problemoms spręsti.
„Šis išankstinis tyrimas gali paskatinti [] šių teorijų plėtrą ateityje ir gilesnį temų ir temų, kurioms skirtas šis įnašas, tyrimą, todėl, kodėl gi ne, ateityje žmonės galės įgyvendinti svajonę ilgai gyventi Marse? laikotarpius, neuždarytus po sunkiųjų metalų narvais ar tamsių uolų urvais “, - sakė jis.
Aišku, kad ateityje visos Mėnulyje, Marse ar už jos ribų pastatytos gyvenvietės iš esmės turės būti savarankiškos - gaminti savo maistą, vandenį ir statybines medžiagas vietoje. Kartu šis procesas ir kasdienis gyvenimas labai priklausys nuo technologijos. Ateinančiomis kartomis Marsas greičiausiai bus įrodymo pagrindas, kur tikrinami ir tikrinami mūsų gyvenimo kitoje planetoje metodai.
Prieš pradėdami siųsti žmones į Raudonąją planetą, turime įsitikinti, ar pateikėme geriausius metodus. Patikrinkite šį vaizdo įrašą apie modulio bazės dislokavimą į Marsą iš kosmoso, maloniai sutikus Marco Peroni Ingegneria:
