Идеја о истраживању и колонизовању Марса никада није била жива него данас. У наредне две деценије постоји више планова за слање посаде на Црвену планету, па чак и неки врло амбициозни планови да се тамо започне изградњу сталног насеља. Упркос ентузијазму, постоји много значајних изазова са којима се треба решити пре него што се покушају покушати.
Ови изазови - који укључују ефекте ниске гравитације на људско тело, зрачење и психолошку штету од удаљености од Земље - постају све израженији када се ради о сталним базама. Да би се позабавио тим проблемом, грађевински инжењер Марцо Перони нуди предлог модуларне марсовске базе (и свемирске летелице која би је испоручила) која би омогућила колонизацију Марса, а истодобно штитиле његове становнике заштитом од вештачког зрачења.
Перони је овај предлог представио на Америчком институту за ваздухопловство и астронаутику (АИАА) СПАЦЕ и астронаутички форум и изложба, који се одржавао од 17. до 19. септембра у Орланду на Флориди. Презентација је била једна од неколико одржаних у среду 19. септембра, а тема је била „Марс Миссион Арцхитецтуре“.
Једноставно речено, идеја колонизације Марса (или било гдје у Сунчевом систему) представља бројне изазове - и физичке и психолошке. У случају Црвене планете, они укључују његову танку и не дишућу атмосферу, веома хладно окружење и чињеницу да нема магнетно поље. Управо је ова посљедња ставка посебно изазовна јер ће било који будући колонисти требати бити заштићени од велике количине зрачења.
Укратко, просечна количина зрачења којој је човек изложен на Земљи делује око 3,6 миливерти (мСв) годишње, што је захваљујући земљиној густој атмосфери и заштитном магнетном пољу. То, наравно, значи да су астронаути и људи који одлазе ван Земље изложени драстично већим количинама соларног и космичког зрачења.
Да би осигурао здравље и сигурност астронаута, НАСА је током живота астронаута успоставила горњу границу од 500 мСв годишње или 2000 до 4000 мСв (у зависности од старости и пола). Међутим, Перони процењује да би, у зависности од времена колико проводе у затвореном простору, просечна количина зрачења којој би био изложен марсовски досељеник била око 740 мСв годишње. Као што је Перони објаснио за Спаце Магазине путем е-поште:
„Количина материјала за ефикасно оклопјење може тада бити знатно већа од оног што је практично за већину ваздухопловних примена. На пример, алуминијумски зидови ИСС-а су дебљине око 7 мм и ефикасни су у ЛЕО-у, али мало је вероватно да би такви штитници били довољни у међупланетарном простору, где би чак могли повећати дозу апсорбирану уколико се знатно не згусну. “
Да би се решили ове претње, претходни предлози препоручују изградњу база са дебелим слојевима марсовског тла - у неким случајевима ослањајући се на синтеровање и 3Д штампање како би се обликовао чврсти керамички спољни зид - и хитна склоништа у случају соларних олуја. Остали предлози предлажу да се граде базе у стабилним лаванским цевима како би се осигурало природно оклопљење. Али као што је Перони назначио, ови представљају сопствени удео опасности.
Они укључују количину материјала потребну за стварање ефективних зидова штитника и претњу клаустрофобије. Како је објаснио:
„НАСА студија је открила да је за велику свемирску станицу или станиште потребна заштита од 4 т / м2 марсовског реголита (с обзиром да је његова густина између 1.000 кг / м3 на површини до 2.000 кг / м3 на дубини од неколико цм, то одговара дебљини од 2 м или мањој ако се материјал сабија [тако што се синтерира помоћу ласера), да би се постигла ефективна брзина дозе од 2,5 мСв / и…
„Подземно склониште може се користити и као простор за спавање и за све оне активности у којима нема потребе за гледањем вани (као што је гледање видео записа или уживање у другим забавним активностима), али стално живљење у подземним структурама може бити угрожено психичко здравље колониста (клаустрофобија), смањујући такође њихову способност да процене растојања када су изван постоља (потешкоће у обављању ЕВА задатака) и могу бити нарочито лоши у случају да је једна од активности обиласка свемирски туризам. Други проблем је изградња пластеника, који би требало да омогући светлост Сунца да напаја биолошке механизме биљака. "
Као алтернативу, Перони предлаже дизајн базе која би обезбедила сопствену заштиту, а истовремено максималан приступ марсовском пејзажу. Ова база би се превозила на Марс на броду са језгром у облику сфере (промјера око 300 метара) око које би се поставили шестерокутни основни модули. С друге стране, Перони и његове колеге препоручују стварање цилиндричне језгре за смештај модула.
Овај свемирски брод превозио би модуле и становнике са Земље (или цис-лунар орбиту) и био би заштићен истим типом вештачког магнетног штита који се користи за заштиту колоније. То би настало серијом електричних каблова који би обухватили бродску структуру. Током путовања свемирски брод би се такође вртио око своје централне осе брзином 1,5 обртаја у минути да би створио силу гравитације од око 0.8 г.
Ово би осигурало да су астронаути стигли у орбиту око Марса, а да нису патили од дегенеративних ефеката изложености микрогравитацији - који укључују губитак мишићне и коштане густине, компромитован вид, смањен имунолошки систем и функције органа. Као што је Перони објаснио:
„На граници„ путујуће сфере “налазиће се погонски системи неопходни како за пловидбу тако и за савремену ротацију свемирског брода, како би се створила вештачка гравитација током кружне писте. Ове свемирске летјелице развијене су за бољу интеграцију носивих елемената брода са структуром модула. Носећа конструкција сфере, која чини тело посуде, формирана је шестерокутном и петоколонастом дијагнозом, па је лакше повезивати и агрегирати модуле који имају сличне облике. "
Једном када би у марсовској орбити бродска сфера престала да се окреће како би се омогућило да се сваки елемент одвоји и почне спуштати на Марсовску површину, користећи систем падобрана, потисника и ваздушни отпор да успори и слети. Сваки модул би био опремљен са четири моторизоване ноге које би им могле да се крећу по површини и повезују се са осталим модулима становања након што стигну.
Постепено, модули би се распоређивали у сферичној конфигурацији испод апарата у облику тороида. Као и онај који штити свемирски брод, овај би уређај био направљен од високонапонских електричних каблова који стварају електромагнетско поље за заштиту модула од космичког и сунчевог зрачења. Свемирска летелица (као што је СпацеКс предложио БФР) такође би могла да крене из централног језгра брода, превозећи будуће досељенике на планету.
Да би утврдили ефикасност свог концепта, Перони и његове колеге спровели су нумеричке прорачуне и лабораторијске експерименте користећи модел скале (приказан доле). Из овога су утврдили да је апарат способан да ствара спољно магнетно поље 4/5 Тесле, што је довољно да становнике сачува од штетних космичких зрака.
У исто време, апарат је створио скоро нулти магнетно поље унутар апарата, што значи да неће изложити становнике никаквом електромагнетном зрачењу - и стога им не представља опасност. Сваки би модул, према Перонијевом предлогу, био у облику шестерокутника, пречника 20 м (65,6 фт) и унутра би имао довољно вертикалне просторије да чини простор за становање.
Сваки од модула подизао би се око 5 м (16,5 фт) изнад земље (користећи своје моторизоване ноге) како би се омогућило да марсовски ветар истјече током пјешчаних олуја и спријечи накупљање пијеска око модула. Ово би осигурало да поглед изнутра модула, кључне компоненте Перонијевог дизајна, не буде ометан.
У ствари, Перонијев предлог позива да се база што је више могуће отвори околном пејзажу кроз прозоре и небеске сводове, што ће становницима омогућити да се осећају ближе окружењу и спречити осећај изолације и клаустрофобије. Сваки модул би тежио процијењених 40-50 метричких тона (44-55 америчких тона) на Земљи - што на Марсовској гравитацији дјелује до 15-19 тона (16,5-21 тона САД-а).
Неке од почетних тежина укључивале би гориво потребно за силазак, које би се бацило током спуштања и значило да су станишта била још лакша када су стигла на површину Марса. Као и код сличних дизајна, сваки модул би се разликовао у складу са њиховом функцијом, при чему ће неки служити као простор за спавање, а други објекти за рекреацију, зелене површине, лабораторије, радионице, рециклажу воде и санитарне објекте итд.
Завршни додир биће изградња „технолошке осе“, тунела који се може ходати, изграђеног изнад земље, где би биле постављене батерије, фотонапонски панели и мали нуклеарни реактори. Они би угледали у основне потребе за електричном енергијом, укључујући снагу потребну за одржавање магнетног поља. Остали елементи могу да обухватају гараже и складишта за истраживачка возила, као и астрономску опсерваторију.
Овај предлог је у многочему сличан концепту Соленоидне базе на месецу који је Перони представио најмање годину дана на АИАА Форуму и Изложби за свемирску и астронаутику. Том приликом Перони је предложио изградњу лунарне базе која би се састојала од прозирних купола које би биле затворене унутар структуре у облику тороида која се састоји од високонапонских каблова.
У оба случаја, предложена станишта се односе на осигурање потреба њихових становника - што укључује не само њихову физичку сигурност, већ и психолошку добробит. Гледајући у будућност, Перони се нада да ће његови предлози подстаћи више дискусије и истраживања специфичних изазова изградње база изван света. Нада се и да ће видети иновативније концепте осмишљене како би се ти проблеми позабавили.
„Ово прелиминарно истраживање може подстаћи будући развој ових теорија и дубље проучавање тема и тема обухваћених овим доприносом, да ће, зашто не, у будућности људи [омогућити] људима да остваре сан о животу на Марсу дуго периоде без затварања у кавезима тешких метала или пећина тамних стијена, “рекао је.
Јасно је да ће свако насеље изграђено на Месецу, Марсу или шире у будућности морати у великој мери да буде само-довољно - производећи сопствену храну, воду и грађевински материјал ин ситу. У исто време, овај процес и свакодневни живот ће у великој мери зависити од технологије. У наредним генерацијама Марс ће вероватно бити доказно место где се наше методе живљења на другој планети тестирају и прегледавају.
Пре него што почнемо са слањем људи на Црвену планету, морамо се потрудити да напредујемо са најбољим методама. Обавезно погледајте овај видео снимак базе модула која је на Марс постављена из свемира, из љубазности Марца Перонија Ингегнериа:
