BUDOVANIE MESAČNEJ ZáKLADNE: ČASŤ 3 - KONŠTRUKČNý NáVRH

Send

Vybudovanie prvej mesačnej základne bude najväčšou výzvou, ktorej sa ľudstvo kedy venovalo. Už teraz môžeme špekulovať o prírodných a človekom spôsobených nebezpečenstvách spojených s ľudskou prítomnosťou na lunárnom povrchu. V reakcii na to už máme na mysli niektoré štruktúry biotopov - od nafukovacích štruktúr až po podzemné nory vnútri prastarých lávových prieduchov. Teraz je načase vážne začať navrhovať našu prvú štruktúru biotopu, chrániť nás pred mikrometeoritmi, udržiavať suchozemské tlaky a používať miestne ťažené materiály, kde môžeme…

V časti 1 tejto série „Budovanie mesačnej základne“ sme sa zaoberali niektorými zrejmejšími rizikami spojenými s budovaním základne na inej planéte. V časti 2 sme preskúmali niektoré súčasné koncepčné koncepcie prvého biotopu s posádkou na Mesiaci. Návrhy sa pohybovali od nafukovacích štruktúr, biotopov, ktoré mohli byť vybudované na obežnej dráhe Zeme a vznášali sa na lunárny povrch, až po základne vyhĺbené z prastarých lávových rúr pod povrchom. Všetky koncepcie majú svoje výhody, ale prvoradou funkciou musí byť udržanie tlaku vzduchu a zníženie rizika katastrofického poškodenia, ak by nastalo najhoršie. Táto tretia časť série sa zaoberá základným návrhom možnej lunárnej základne, ktorá optimalizuje priestor, maximálne využíva miestne ťažené materiály a poskytuje ochranu pred neustálym ohrozením mikrometeoritmi…

„Budovanie mesačnej základne“ je založené na výskume Hayma Benaroyu a Leonharda Bernolda („Inžinierstvo lunárnych základní“)

Kľúčovými faktormi ovplyvňujúcimi štrukturálne usporiadanie biotopov na Mesiaci sú:

Jedna šestá zemská gravitácia.
Vysoký vnútorný tlak vzduchu (na udržanie priedušnej atmosféry).
Radiačné tienenie (pred slnkom a inými kozmickými lúčmi).
Tienenie mikrometeoritov.
Účinky tvrdého vákua na stavebné materiály (t. J. Von plynovanie).
Znečistenie lunárneho prachu.
Silné teplotné gradienty.

Okrem riešenia týchto problémov musia byť lunárne štruktúry ľahko udržiavateľné, lacné, ľahko zostaviteľné a kompatibilné s inými lunárnymi biotopmi / modulmi / vozidlami. Na dosiahnutie lacnejšej konštrukcie sa musí použiť čo najviac miestnych materiálov. Surovinou pre lacnú výstavbu by mohlo byť veľké množstvo regolitu ľahko prístupného na lunárnom povrchu.

Ako sa ukázalo, lunárny regolit má veľa užitočných vlastností pre stavbu na Mesiaci. Doplniť lunárny betón (ako bolo uvedené skôr v roku 2006) Časť 2), základné stavebné konštrukcie môžu byť tvorené z odlievaného regolitu. Obsadený regolit by bol veľmi podobný teraltickému obsadenému čadiču. Vytvorené roztavením regolitu vo forme a jeho pomalým ochladením by umožnilo vytvorenie kryštalickej štruktúry, čo by malo za následok vysoko stlačiteľné a mierne ťahané stavebné komponenty. Vysoké vákuum na Mesiaci by výrazne zlepšilo výrobný proces materiálu. Máme tu tiež skúsenosti s tvorbou čadeného čadiča, takže nejde o novú a netestovanú metódu. Základné tvary biotopov by sa dali vyrábať s malou prípravou surovín. Mohli by byť vyrobené prvky, ako sú trámy, stĺpy, dosky, plášte, oblúkové segmenty, bloky a valce, pričom každý prvok má desaťnásobok pevnosti betónu v tlaku a v ťahu.

Použitie liateho regolitu má mnoho výhod. Predovšetkým je veľmi odolný a odolný proti erózii lunárnym prachom. Mohlo by to byť ideálnym materiálom na dláždenie lunárnych raketových raketových miest a na stavbu štítov na zvyšky okolitých pristávacích plôch. Mohlo by tiež vytvoriť ideálne tienenie proti mikrometeoritom a žiareniu.

OK, teraz máme základné stavebné potreby z miestneho materiálu, ktoré si vyžadujú minimálnu prípravu. Nie je príliš ťažké si predstaviť, že proces výroby obsadzovaného regolitu by sa mohol automatizovať. Pred tým, ako sa človek na Mesiac vyrovnal, mohol by sa vytvoriť základný plášť biotopu pod tlakom, ktorý by čakal na okupáciu.

Aký veľký by mal byť biotop? Na túto otázku je veľmi ťažké odpovedať, ale je zrejmé, že ak bude nejaký lunárny biotop obývaný na dlhú dobu, musí byť pohodlný. V skutočnosti existujú usmernenia NASA, ktoré stanovujú, že na misie dlhšie ako štyri mesiace sa minimum objem požadovaný každým jednotlivcom by mal byť najmenej 20 metrov³ (od spoločnosti NASA Man Systems Integration
Štandardy, NASA STD3000, pre prípad, že by vás to zaujímalo). Porovnajte potreby dlhodobého bývania na Mesiaci s krátkodobými misiami Gemini v polovici 60. rokov (na snímke). Obytný objem na člena posádky v Blížencoch bol útulný 0,57 m³... našťastie tieto skoré nájazdy do vesmíru boli krátke. Napriek predpisom NASA je odporúčaný objem na člena posádky 120 metrov³, približne rovnaké ako obytný priestor na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Podobný priestor bude potrebný v budúcich biotopoch na Mesiaci pre pohodlie posádky a úspech misie.

Na základe týchto pokynov môžu dizajnéri biotopov pracovať na tom, ako čo najlepšie vytvoriť tento živý objem. Je zrejmé, že podlahová plocha, výška biotopu a funkčnosť sa budú musieť optimalizovať, plus bude potrebné zohľadniť priestor pre vybavenie, podporu života a skladovanie. z publikácie s názvom „Konštrukčné riešenie lunárneho biotopu“(Journal of Aerospace Engineering, 2006), uvažuje sa polkruhový„ hangárový “tvar (na snímke).

Tvar nosného oblúka je blízkym spojencom pre konštrukčných inžinierov a predpokladá sa, že oblúky budú hlavným prvkom pri navrhovaní biotopu, pretože štrukturálne napätia môžu byť rovnomerne rozložené. Pri budovaní základov biotopu by sa samozrejme museli robiť architektonické rozhodnutia, ako napríklad stabilita podkladového materiálu a sklon svahu, očakáva sa však, že tento návrh sa bude zaoberať mnohými problémami spojenými s výstavbou Mesiaca.

Najväčší dôraz na dizajn „hangáru“ bude spôsobený vnútorným tlakom pôsobiacim smerom von, a nie gravitáciou pôsobiacou smerom dole. Pretože interiér biotopu bude potrebné udržiavať pri terestriálnych tlakoch, tlakový gradient z interiéru do vákua exteriéru by vyvíjal obrovské zaťaženie konštrukcie. To je miesto, kde je oblúk hangáru nevyhnutný, nie sú tam žiadne rohy, a preto žiadne slabé miesta nemôžu narušiť integritu.

Uvažuje sa o mnohých ďalších faktoroch, ktoré zahŕňajú niektoré zložité výpočty namáhania a namáhania, ale vyššie uvedený opis dáva chuť tomu, čo musia štrukturálni inžinieri vziať do úvahy. Vybudovaním tuhého biotopu z odliateho regolitu je možné stavať stavebné kamene pre stabilnú stavbu. Kvôli zvýšenej ochrane pred slnečným žiarením a mikrometeoritmi by sa tieto klenuté biotopy mohli budovať vedľa seba a vzájomne prepojiť. Po vytvorení série komôr by sa mohol na vrch položiť voľný regolit. Hrúbka odlievaného regolitu bude tiež optimalizovaná, takže hustota vyrobeného materiálu môže poskytnúť ďalšiu ochranu. Možno by sa mohli navrstviť veľké dosky odliateho regolitu.

Po vytvorení základných modulov biotopov sa môže začať rozloženie sídla. Lunárne „mestské plánovanie“ bude ďalšou zložitou úlohou a je potrebné zvážiť veľa konfigurácií modulov. Je zvýraznených päť hlavných konfigurácií modulov: lineárny, dvor, radiálny, vetvenie a klaster.

Infraštruktúra budúceho mesačného osídlenia však závisí od mnohých faktorov a bude pokračovať v ďalšej splátke.