Modüler Mars temel programı, insanların uzun süre Mars'ta yaşamasına izin verecek
Mars'ı keşfetme ve kolonileştirme fikri hiç bugün olduğundan daha canlı olmamıştı. Önümüzdeki 20 yıl içinde, bu kızıl gezegene insanlı görevler göndermek için birden fazla plan olacak ve orada kalıcı yerleşim yerleri kurmaya başlamak için bazı iddialı planlar bile var. Heyecana rağmen, bu tür çabalar gösterilmeden önce çözülmesi gereken birçok büyük zorluk var.
Düşük yerçekiminin insan vücudu üzerindeki etkileri, radyasyon ve Dünya'dan uzak olmanın psikolojik bedeli gibi bu zorluklar kalıcı temellerle uğraşırken daha belirgin hale geliyor. Bu sorunu çözmek için inşaat mühendisi Marco Peroni (Marco Peroni), yapay radyasyon kullanırken Mars'ın kolonileşmesine izin verecek modüler bir Mars üssü (ve üssü taşımak için uzay aracı) önerdi. Sakinlerini korumak için kalkan.
Peroni bu öneriyi Orlando, Florida'daki Amerikan Havacılık ve Uzay Akademisi (AIAA) Uzay ve Uzay Forumu ve Sergisi'nde yaptı.
Mars'ın atmosferinin soyulmasını engelleyen, dünyaya benzer bir manyetik alana sahip olduğu bir zaman vardı.
Basitçe söylemek gerekirse, Mars'ı (veya güneş sisteminin herhangi bir yerinde) kolonileştirme fikri, hem fiziksel hem de psikolojik olarak birçok zorluğu beraberinde getiriyor. Örnek olarak bu kızıl gezegeni ele alalım: Bunlar arasında ince ve nefes alamayan atmosferi, çok soğuk ortamı ve manyetik alanın olmaması var. Bu, özellikle zorlayıcı olan son proje, çünkü gelecekteki kolonistlerin büyük miktarlarda radyasyondan korunması gerekiyor.
Kısacası, yeryüzünün yoğun atmosferi ve koruyucu manyetik alanı sayesinde, yeryüzünde insanların aldığı ortalama radyasyon miktarı yılda yaklaşık 3.6 milisieverts (mSv) 'dir. Doğal olarak bu, Dünya'nın dışına çıkan astronotların ve insanların daha yüksek miktarda güneş ve kozmik radyasyona maruz kalacağı anlamına geliyor.
Astronotların sağlığını ve güvenliğini sağlamak için NASA, astronotlar için yılda 500 mSv veya 2000 mSv ila 4000 mSv (yaşa ve cinsiyete bağlı olarak) arasında bir üst sınır belirledi. Ancak Peroni, içeride kaldıkları sürenin uzunluğuna bağlı olarak, Marslı yerleşimcilerin ortalama yıllık radyasyona maruz kalmasının yaklaşık 740 mSv olduğunu tahmin ediyor.
Bu nedenle, etkili koruma için kullanılan malzeme miktarı, çoğu havacılık uygulamaları için uygun aralığın çok ötesinde olabilir. Örneğin, Uluslararası Uzay İstasyonunun alüminyum duvarının kalınlığı yaklaşık 7 mm'dir ve bu, düşük Dünya yörüngesinde etkilidir, ancak gezegenler arası uzayda, bu tür bir kalkanın, absorbe edilen dozu artırabilecekleri önemli ölçüde kalınlaştırılmadıkça yeterli olma olasılığı düşüktür. .
Bu tehdide yanıt olarak, önceki teklif kalın bir Mars toprağı tabakasına sahip bir taban inşa etmeyi önerdi; bu, bazı durumlarda sert bir seramik dış duvar oluşturmak için sinterleme ve 3D baskıya ve ayrıca bir güneş fırtınası durumunda acil müdahaleye dayanıyordu. Barınak. Diğerleri, doğal koruma sağlamak için sabit bir lav boru hattında bir üs inşa etmeyi öneriyor. Ancak Peyroni'nin de belirttiği gibi, bunların kendi zararları var.
Bu, etkili bir istinat duvarı inşa etmek için gereken malzeme miktarını ve klostrofobi tehdidini içerir. Açıkladığı gibi:
"Bir NASA çalışması, büyük bir uzay istasyonunun veya habitatın 4 ton Mars örtüsü gerektirdiğini buldu (Mars'ın yoğunluğunun yüzeyde 1000 kg / m3 ve birkaç santimetre derinlikte 2000 kg / m3 arasında olduğu düşünüldüğünde) Bu, 2 metrelik bir kalınlığa eşdeğerdir veya malzeme sıkıştırılmışsa, kalınlık 2 metreden azdır), yılda 2,5 milisaniyelik etkili bir doz oranı elde etmek için.
"Yeraltı barınakları aynı zamanda uyku alanları olarak da kullanılabilir ve dışarıda olması gerekmeyen tüm aktiviteler, ancak her zaman yer altı yapılarında yaşamak onların ruh sağlığını tehlikeye atabilir (klostrofobi) ve mesafeyi değerlendirme (EVA görevlerini yerine getirme) yeteneklerini azaltabilir. Zorluklar)."
Uzay aracının çekirdeği, çevredeki modüller ulaşım için bağlanacak
Alternatif olarak Peroni, Mars'ın görüş alanını en üst düzeye çıkarırken kendi korumasını sağlayacak bir üs tasarlamayı önerdi. Bu üs, küresel (yaklaşık 300 metre çapında) çekirdekli bir gemiyi Mars'a taşıyacak ve geminin etrafına altıgen taban modülleri yerleştirilecek. Ek olarak, Peroni ve meslektaşları, modülleri barındırmak için silindirik bir çekirdek oluşturmayı önerdiler.
Bu uzay aracı modülleri ve sakinleri Dünya'dan taşıyacak ve koloniyi koruyan aynı tipte yapay manyetik kalkanla korunacak. Bu, geminin yapısını çevreleyen bir dizi kablodan oluşacaktır. Yolculuk sırasında, uzay aracı aynı zamanda merkez ekseni etrafında dakikada 1,5 devir hızla dönecek ve yaklaşık 0,8 g yerçekimi üretecek.
Bu, astronotların Mars yörüngesine geldiklerinde kas ve kemik yoğunluğu kaybı, görme bozukluğu ve bağışıklık sistemi ve organ fonksiyonunun azalması dahil olmak üzere mikro yerçekiminin aşağılayıcı etkilerine maruz kalmamalarını sağlayacaktır. Peroni'nin açıkladığı gibi:
"Yolculuk topu" sınırında, gidiş-dönüş sırasında yapay yerçekimi oluşturmak için uzay aracının seyrüsefer ve dönüşü için gerekli olan bir itme sistemi bulunacaktır. Bu uzay araçlarının geliştirilmesi, geminin yük taşıyan kısımlarını modülün yapısı ile daha iyi birleştirmektir. Kürenin taşıyıcı yapısı, altıgen ve beşgenin köşegenlerinden oluşur, bu nedenle benzer şekle sahip modülleri birleştirmek ve birleştirmek daha kolaydır.
Mars yörüngesine girdiğinde, uzay aracı küresi dönmeyi durduracak, her bir elementin ayrılmasına izin verecek ve yavaşlamak ve inmek için paraşütler, iticiler ve hava direnç sistemleri kullanarak Mars yüzeyine inmeye başlayacak. Her modül, yere hareket etmelerine ve varışta diğer konut modüllerine bağlanmalarına olanak tanıyan dört motorlu ayakla donatılacaktır.
Yavaş yavaş, bu modüller kendilerini bir halka cihaz altında küresel bir yapıda düzenler. Tıpkı bir uzay aracını korumak gibi, bu cihaz modülü kozmik radyasyondan ve güneş radyasyonundan korumak için bir elektromanyetik alan oluşturan yüksek voltaj kablolarından oluşacak.
Kavramının geçerliliğini belirlemek için Peroni ve meslektaşları, bir ölçekli model kullanarak sayısal hesaplamalar ve laboratuvar deneyleri yaptılar. Buradan, cihazın sakinleri zararlı kozmik ışınlardan korumak için yeterli olan 4/5 Tesla harici bir manyetik alan oluşturabileceğini belirlediler.
Mars üssü için manyetik koruma sağlayabilen dairesel elektrikli ekipmanın ölçekli modeli
Aynı zamanda, enstrümanın içinde neredeyse sıfıra yakın bir manyetik alan üretilir, bu da, sakinleri herhangi bir elektromanyetik radyasyona maruz bırakmayacağı ve böylece onlar için bir tehlike oluşturmayacağı anlamına gelir. Peroni'nin önerisine göre, her modül 20 metre (65.6 fit) çapında altıgen olacak ve içinde yaşanabilir bir alan oluşturmak için yeterli dikey alan olacak.
Toz fırtınası sırasında Mars rüzgarının akmasını sağlamak ve modül çevresinde kum birikmesini önlemek için her modül manevra ayaklarıyla yerden yaklaşık 5 metre yukarı kaldırılacak. Bu, Peroni'nin tasarımının temel bileşeni olan modülün içindeki görünümün engellenmemesini sağlayacaktır.
Aslında Peroninin önerisi, sitenin mümkün olduğunca çevredeki manzaraya pencereler ve gökyüzü tonozları aracılığıyla açılmasını gerektiriyor, bu da bölge sakinlerinin çevreyle daha yakından bağlantılı hissetmelerini sağlayacak ve izolasyon ve klostrofobi duygularını önleyecek. Dünyadaki her modülün ağırlığının 40-50 metrik ton ve Mars'ın yer çekimine göre 15-19 ton olduğu tahmin ediliyor.
Başlangıç ağırlığının bir kısmı, iniş sırasında düşecek olan alçalma için gerekli olan yakıtı içerecek, yani Mars yüzeyine ulaştığında üs hafifleyecektir. Benzer tasarımlarda olduğu gibi, her modül işlevine göre farklılaştırılacak, bazıları uyku alanları, bazıları dinlenme tesisleri, yeşil alanlar, laboratuvarlar, atölyeler, su geri dönüşüm ve sanitasyon tesisleri vb. Olarak kullanılıyor.
Son adım, bir "teknik eksen" in, zemine inşa edilen yürünebilir bir tünelin inşası olacak ve yere piller, fotovoltaik paneller ve küçük nükleer reaktörler yerleştirilecek. Bunlar, manyetik alanı korumak için gereken güç dahil olmak üzere tabanın büyük güç gereksinimlerini sağlayacaktır. Diğer unsurlar, keşif araçları için garajlar ve depolar ve bir astronomik gözlemevi içerebilir.
Bu öneri, Peroni tarafından AIAA Uzay ve Havacılık Forumu ve Expo'da önerilen elektromanyetik ay tabanı konseptine pek çok açıdan benzer. Bu süreçte Peroni, yüksek voltajlı kablolardan oluşan bir halka yapısıyla çevrelenecek şeffaf bir kubbeden oluşan bir ay tabanı inşa etmeyi önerdi.
Her iki durumda da önerilen temel, sakinlerinin sadece kişisel güvenliklerini değil aynı zamanda akıl sağlıklarını da içeren ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. Geleceğe bakan Peroni, önerilerinin daha fazla tartışma ve araştırmayı teşvik edeceğini ve belirli zorluklarla dış dünya için bir temel oluşturacağını umuyor. Ayrıca bu sorunları çözmeyi amaçlayan daha yenilikçi kavramlar görmeyi umuyor.
Dedi ki: "Bu ön araştırma, bu teorilerin gelecekteki gelişimini ve bu katkıya dahil olan temalar ve konular hakkında daha derinlemesine araştırmayı teşvik edebilir. Gelecekte, insanların Mars'ta uzun vadeli yaşam hayallerini gerçekleştirmelerine gerek kalmadan gerçekleştirmelerini sağlayacaktır. Ağır metal bir kafeste veya karanlık kaya mağarasında saklayın. "
Açıktır ki, gelecekte ayda, Mars'ta veya ötesinde inşa edilecek herhangi bir yerleşim büyük ölçüde kendi kendine yeterli olmalıdır. Aynı zamanda bu süreç ve günlük yaşam büyük ölçüde teknolojiye bağlı olacaktır. Gelecek nesillerde, Mars, başka bir gezegende yaşama yöntemlerimizin test edilmesi ve gözden geçirilmesi için bir test alanı olması muhtemel.
İnsanları Kızıl Gezegene göndermeye başlamadan önce, en iyi yaklaşımımızı bulduğumuzdan emin olmalıyız.
