בניית בסיס הירח הראשון תהיה האתגר הגדול ביותר שהאנושות יצאה אי פעם. אנו כבר יכולים להעלות השערות לגבי הסכנות, טבעיות ומעשיות אנוש, הקשורות לנוכחות אנושית על פני הירח. בתגובה, יש לנו כבר כמה מבני בית גידול בראש - החל מבנים מתנפחים ועד מחילות תת קרקעיות בתוך פתחי לבה עתיקים. הגיע הזמן שנתחיל ברצינות לתכנן את מבנה בית הגידול הראשון שלנו, להגן עלינו מפני מיקרומטאוריטים, לשמור על לחץ יבשתי ולהשתמש בחומרים ממוקשים במקום בו אנו יכולים ...
בחלק 1 של סדרת "בניית בסיס ירח" זה, התבוננו בכמה מהסכנות הברורות יותר שקשורות לבניית בסיס בכוכב אחר. בחלק 2 בדקנו כמה ממושגי העיצוב הנוכחיים עבור בית הגידול המאויש הראשון בירח. העיצובים נעו בין מבנים מתנפחים, בתי גידול שניתן היה לבנות במסלול כדור הארץ ולרחף אל פני הירח, לבסיסים החפורים מצינורות לבה קדומים מתחת לפני השטח. לכל המושגים היתרונות שלהם, אך התפקיד העיקרי צריך להיות לשמור על לחץ אוויר ולהפחית את הסיכון לנזק קטסטרופלי במקרה הגרוע ביותר. הפרק השלישי הזה של הסדרה עוסק בתכנון הבסיסי של בסיס ירחי אפשרי שמייעל את החלל, עושה שימוש מירבי בחומרים מכורים מקומיים ומספק הגנה מפני האיום המתמיד של מיקרומטוריטים ...
"בניית בסיס ירח" מבוסס על מחקר של חיים בנארויה ולאונרד ברנולד ("הנדסת בסיסי ירח“)
גורמי המפתח המשפיעים על תכנונים מבניים של בתי גידול בירח הם:
- כוח משיכה יבשי של שישית.
- לחץ אוויר פנימי גבוה (לשמירה על אווירה נושמת אדם).
- מיגון קרינה (מפני השמש ומקרניים קוסמיות אחרות).
- מיגון מיקרומטוריט.
- השפעות ואקום קשות על חומרי בניין (כלומר מחוץ לאיסוף).
- זיהום אבק ירחי.
- מדרגות טמפרטורה חמורות.
בנוסף לטיפול בסוגיות אלה, על מבני הירח להיות קלים לתחזוקה, זולים, קלים לבנייה ותואמים עם בתי גידול / מודולים / כלי רכב ירחיים אחרים. כדי להשיג בנייה לא יקרה, יש להשתמש בחומרים מקומיים רבים ככל האפשר. חומר הגלם לבנייה לא יקרה יכול להיות כמויות השפע של רגולית הנגישות בקלות על פני הירח.
כפי שמתברר, לרגולית הירח יש תכונות שימושיות רבות לבנייה על הירח. להשלמת בטון ירח (כפי שהוצג קודם לכן ב חלק 2), מבני בניין בסיסיים עשויים להיווצר מ regolith יצוק. רגולית יצוקה תהיה דומה מאוד לבזלת יצוקה יבשתית. נוצר על ידי התכה של רגוליט בתבנית ומאפשר להתקרר לאט יאפשר להיווצר מבנה גבישי, וכתוצאה מכך מרכיבי בנייה דחוסים מאוד ומתונים. הוואקום הגבוה על הירח ישפר מאוד את תהליך הייצור של החומר. יש לנו ניסיון כאן בכדור הארץ ביצירת בזלת יצוקה, כך שזו לא שיטה חדשה ולא נבדקת. ניתן לייצר צורות גידול בסיסיות עם מעט הכנה של חומרי הגלם. ניתן לייצר אלמנטים כמו קורות, עמודים, לוחות, קונכיות, קטעי קשת, בלוקים וצילינדרים, כאשר לכל אחד מהאלמנטים יש פי עשרה חוזק הדחיסה והמתח של הבטון.
ישנם יתרונות רבים לשימוש ברגולית יצוקה. בעיקר זה קשה מאוד ועמיד בפני שחיקה על ידי אבק ירחי. זה יכול להיות החומר האידיאלי לסלול אתרי שיגור טילים ירח ולבנות מגני פסולת המקיפים כריות נחיתה. זה יכול גם לגרום למיגון אידיאלי מפני מיקרומטריטים וקרינה.
אוקיי, עכשיו יש לנו ציוד לבניין בסיסי, מחומר מקומי, הדורש הכנה מינימלית. לא קשה מדי לדמיין שאפשר יהיה להפוך את תהליך regolith יציקה לייצור אוטומטית. לפני שרגל האדם אפילו הניחה את הירח, ניתן היה ליצור מעטפת גידול בסיסית ולחוצה ולחכות לכיבוש.
אבל כמה גדול בית הגידול צריך להיות? זו שאלה קשה מאוד לענות עליה, אך נקודת המוצא היא שאם בית גידול ירחי כלשהו יתפוס במשך תקופות ארוכות, הוא יצטרך להיות נוח. למעשה, קיימות הנחיות של נאס"א הקובעות כי למשימות של יותר מארבעה חודשים, מינימום הנפח הנדרש על ידי כל אדם צריך להיות לפחות 20 מטר3 (מאת אינטגרציה של מערכות האדם של NASA
תקנים, NASA STD3000, למקרה שתהיתם). השווה את הצרכים של מגורים ארוכי טווח על הירח עם משימות תאומים לטווח הקצר באמצע שנות השישים (בתמונה). הנפח המיושב לאיש צוות בג'מיני היה 0.57 מ 'נעים3... למרבה המזל, המסעות המוקדמים האלה לחלל היו קצרים. למרות התקנות של נאס"א, הנפח המומלץ לחבר צוות הוא 120 מ '3זהה לחלל המגורים בתחנת החלל הבינלאומית. חלל דומה יידרש בתוך בתי הגידול העתידיים על הירח לצורך רווחת הצוות והצלחה במשימה.
מהנחיות אלה מעצבי בתי גידול יכולים לעבוד על הדרך הטובה ביותר ליצור נפח מחיה זה. ברור שצריך לבצע אופטימיזציה של שטח רצפה, גובה בית הגידול ופונקציונליות, ובנוסף יהיה צורך לבצע בחינה של שטח לציוד, תמיכה בחיים ואחסון. בעיצוב בית גידול בסיסי מאת פ 'רוס, ג'. שנזלין וח' בנארויה. מפרסום שכותרתו "תכנון מבני של בית גידול ירחי"(Journal of Aerospace Engineering, 2006) נחשבת צורה" עגולה "למחצה,"בתמונה).
צורת קשת הנושאת עומס היא בעלת ברית קרובה למהנדסי מבנים, וקשתות צפויות להוות מרכיב עיקרי בתכנון גידול, שכן ניתן להפיץ את הלחץ המבני באופן שווה. כמובן, החלטות ארכיטקטוניות כמו יציבות החומר הבסיסי וזווית המדרון היו חייבים להתקבל תוך בניית יסודות בית הגידול, אך תכנון זה צפוי להתייחס לרבים מהנושאים הקשורים לבניית ירח.
הלחץ הגדול ביותר על עיצוב "האנגר" יגיע מלחץ פנימי הפועל כלפי חוץ, ולא מכוח הכבידה הפועל כלפי מטה. מכיוון שיהיה צורך להחזיק את פנים בית הגידול בלחצים יבשתיים, כך שיפוע הלחץ מבפנים אל החלל החיצוני יביא למתח מאסיבי על הבנייה. זה המקום בו קשת ההאנגר הופכת להיות חיונית, אין פינות ולכן כתמים חלשים לא יכולים לבזות שלמות.
גורמים רבים נוספים נלקחים בחשבון, הכוללים כמה חישובי מתח ומתח מורכבים, אך התיאור שלעיל נותן טעם מה על מהנדסי מבנה לשקול. על ידי בניית בית גידול קשיח מ regolith יצוק, ניתן לבנות את אבני הבניין לבנייה יציבה. לצורך הגנה נוספת מפני קרינת השמש ומיקרומטוריטים, ניתן היה לבנות בתי גידול מקושתים זה לצד זה, זה בזה. לאחר שנבנתה סדרה של תאים, ניתן היה להניח עליה רגוליט רופף. עובי רגולית הגבס יצוין גם הוא כך שצפיפות החומר המפוברק יכולה לספק הגנה נוספת. אולי ניתן להוסיף שכבות גדולות של רגולית יצוקה מעל.
לאחר בניית מודולי הגידול הבסיסיים, פריסת היישוב יכולה להתחיל. "תכנון עיר" ירחי יהיה משימה מורכבת נוספת ויש לקחת בחשבון תצורות מודול רבות. חמש תצורות מודול עיקריות מודגשות: לינארית, חצר, רדיאלי, מסעף ואשכול.
התשתית של התיישבות הירח העתידית תלויה בגורמים רבים, עם זאת, והיא תימשך בפרק הבא.
- בניית בסיס ירח: חלק 1 - אתגרים וסיכונים
- בניית בסיס ירח: חלק ב '- מושגי בית גידול
- בניית בסיס ירח: חלק 3 - תכנון מבני
- בניית בסיס ירח: חלק 4 - תשתיות ותחבורה
"בניית ירח בסיס" מבוסס על מחקר של היים בנארויה ולאונרד ברנולד ("הנדסת בסיסי ירח“)
מאמר המבוסס על עבודות שפורסמו על ידי הים בנארויה ולאונרד ברנולד: "הנדסת בסיסי ירח"
