ИЗГРАДЊА БАЗЕ МЕСЕЦА: ДЕО 3 - СТРУКТУРНИ ДИЗАЈН

Send

Изградња прве Луне базе биће највећи изазов на који је човечанство икада кренуло. Већ можемо да нагађамо о опасностима, природним и људским, повезаним са људским присуством на месечевој површини. Као одговор, већ имамо неке структуре станишта - у распону од надувавања до подземних укопа унутар древних отвора за лаву. Сада је вријеме да озбиљно започнемо с дизајнирањем прве структуре станишта, штитећи нас од микрометеорита, одржавања земаљских притисака и кориштења локално минираних материјала гдје можемо…

У првом делу ове серије „Изградња базе месеца“ погледали смо неке од очигледнијих опасности повезаних са изградњом базе на другој планети. У другом делу, истраживали смо неке од тренутних концепција дизајна за прво станиште на Месецу. Дизајни су се кретали од надувавања, станишта која су се могла конструирати у Земљиној орбити и допливати до месечеве површине, до база издужених из древних цеви лаве испод површине. Сви концепти имају своје предности, али примарна функција мора бити одржавање тлака зрака и смањење ризика од катастрофалних оштећења ако се најгоре догоди. Овај трећи део серије бави се основним дизајном могуће лунарне базе која оптимизира простор, максимално користи материјале који се локално минирају и пружа заштиту од сталних претњи микрометеорита ...

„Изградња базе месеца“ заснована је на истраживању Хаима Бенароиа и Леонхарда Бернолда („Инжењеринг лунарних база“)

Кључни фактори који утичу на структурални дизајн станишта на Месецу су:

Једна шеста земаљска гравитација.
Висок унутрашњи ваздушни притисак (за одржавање атмосфере која дише човеком).
Заштита од зрачења (од Сунца и других космичких зрака).
Заштита од микрометеорита.
Тешки вакуумски ефекти на грађевинске материјале (тј. Издувавање).
Загађење лунарном прашином.
Снажни градијенти температуре.

Поред рјешавања ових проблема, мјесечеве структуре морају бити једноставне за одржавање, јефтине, једноставне за конструкцију и компатибилне с другим лунарним стаништима / модулима / возилима. Да би се постигла јефтина градња, мора се користити што више локалног материјала. Сировина за јефтину градњу могле би бити обилне количине реголита лако доступне на месечевој површини.

Како се испоставило, лунарни реголит има многа корисна својства за изградњу на Месецу. За допуну лунарног бетона (као што је уведено раније у Део 2), основне грађевне конструкције могу се формирати из ливеног реголита. Лијевани реголит био би врло сличан базалту од земаљског лијева. Створено топљењем реголита у калупу и омогућавањем његовог спорог хлађења омогућило би се кристалној структури да резултира високим компресијским и умерено затезним грађевинским компонентама. Високи вакуум на Месецу увелико би побољшао процес производње материјала. Овде такође имамо искуства на Земљи како да направимо базалт из ливеног фактора, тако да ово није нова и непроверена метода. Основни облици станишта могу се произвести уз мало припреме сировина. Елементи попут греда, стубова, плоча, шкољки, лучних сегмената, блокова и цилиндара могу се израдити, а сваки елемент има десет пута већу чврстоћу на притисак и затезање бетона.

Много је предности употребе ливеног реголита. Првенствено, врло је тврд и отпоран на ерозију месечевом прашином. То би могао бити идеалан материјал за асфалтирање мјеста за лансирање ракета и изградњу заштитних штитника око подметача. Такође би могао да створи идеалну заштиту од микрометеорита и зрачења.

ОК, сада имамо основне грађевинске потрепштине, од локалног материјала, за које је потребна минимална припрема. Није претјерано замислити да се процес израде реголита може аутоматизовати. Пре него што је човек чак закорачио на Месец, могла би се створити основна, стаклена шкољка под притиском, која чека окупацију.

Али како велико станиште треба да буде? На ово је тешко питање одговорити, али посљедица је да ће ако било које мјесечево станиште бити заузето на дужи период, то ће морати бити угодно. У ствари, постоје НАСА-ине смернице у којима се наводи да су за мисије дуже од четири месеца минимум запремина коју захтева сваки појединац треба да буде најмање 20м³ (од НАСА Ман Системс Интегратион
Стандарди, НАСА СТД3000, у случају да се питате). Упоредите потребе дугорочног боравка на Месецу са краткорочним мисијама Близанцима средином 1960-их (на слици). Обитељска запремина по члану посаде у Близанцима била је угодних 0,57 м³... срећом, ови рани испади у свемир били су кратки. Упркос НАСА-иним прописима, препоручена запремина по члану посаде је 120м³, отприлике исто што и животни простор на Међународној свемирској станици. Сличан простор ће бити потребан унутар будућих станишта на Месецу за добробит посаде и успех мисије.

Из ових смјерница дизајнери станишта могу радити на томе како најбоље да створе ову живу количину. Очигледно је да ће требати оптимизирати простор простора, висину станишта и функционалност, плус потребно је узети у обзир и простор за опрему, животну подршку и складиштење. У основном дизајну станишта Ф. Руесс, Ј. СцхА¤нзлин и Х. Бенароиа из публикације под називом „Структурни дизајн лунарног станишта”(Јоурнал оф Аероспаце Енгинееринг, 2006), сматра се полукружни,“ хангар ”облик (на слици).

Облик носивог лука је блиски савезник грађевинских инжењера, а очекује се да су лукови главни састојак за обликовање станишта, јер се конструкцијски напони могу равномерно распоредити. Наравно, приликом градње темеља станишта требало би донијети архитектонске одлуке попут стабилности основног материјала и нагиба нагиба, али очекује се да ће овај дизајн ријешити многа питања повезана с лунарном изградњом.

Највећи стрес на „хангар“ дизајну долазиће од унутрашњег притиска који делује споља, а не од гравитације која делује према доле. Како се унутрашњост станишта мора држати под земаљским притисцима, градијент притиска од унутрашњости до вакуума споља би створио велико оптерећење на конструкцији. Овде лук хангара постаје битан, нема углова и зато нити слабе тачке не могу да наруше интегритет.

Разматра се много више фактора који укључују неке сложене прорачуне стреса и напрезања, али горњи опис даје укус о томе шта грађевински инжењери морају узети у обзир. Изградњом крутог станишта од ливеног реголита могу се градити грађевни блокови за стабилну конструкцију. За додатну заштиту од сунчевог зрачења и микрометеорита, ова луковита станишта могу се градити једна поред друге, међусобно се повезујући. Једном када је саграђена серија комора, на врху се може поставити лабави реголит. Дебљина ливеног реголита ће такође бити оптимизована тако да густина израђеног материјала може пружити додатну заштиту. Можда би се велике плоче од ливеног реголита могле наносити на врху.

Након што су изграђени основни модули станишта, изглед насеља може почети. Лунарно „планирање града“ биће још један сложен задатак и многе конфигурације модула морају бити размотрене. Истакнуто је пет главних конфигурација модула: Линеарно, Дворишно, Радијално, Подружница и Кластер.

Међутим, инфраструктура будућег лунарног насеља зависи од многих фактора и наставиће се у наредном оброку.