I denne spennende, men utfordrende perioden med romutforskning, nærmer tiden seg raskt for seriøse designkonsepter for de første naturtypene som skal bygges på månelandskapet. I tidligere artikler har vi undersøkt farene forbundet med en slik anstrengelse, vi har sett på strukturene som er tilgjengelige for oss, vi har til og med detaljert en bestemt hangarlignende struktur som kan bruke lokalt utvinnede materialer. Nå ser vi på de mulige infrastrukturelementene som vil være nødvendige for å støtte en levedyktig koloni på Månen. Florian Ruess, en bygningsingeniør som jobber med fremtiden til naturtyper i ekstreme miljøer, tok seg også litt tid med Space Magazine for å gi sine meninger om menneskehetens fremtid på månebunn ...
Se for deg å prøve å bygge en struktur på overflaten av Månen. To av de største hindringene de første måneboligerne vil komme over er den svært lave tyngdekraften og det fine støvet som forårsaker alle slags byggeproblemer. Selv om det virker sannsynlig at de første naturtypene vil bli bygget av automatiserte prosesser før menneskeheten til og med setter foten på månen, vil fabrikasjon av en bosetningsinfrastruktur være en viktig bekymring for ingeniører, slik at bygging kan gjøres så effektiv som mulig.
Infrastruktur vil være en av de viktigste faktorene når det gjelder oppdragsplanleggere. Hvordan blir byggematerialer produsert? Hvordan leveres materiale til bygningsarbeidere? Hvordan vil dyrebart vann og mat tilføres den nye månekolonien? Kan forsyningskjøretøy gå fra A til B med liten innsats?
Historiske eksempler på effektiviteten av en effektiv transportinfrastruktur kan sees i sammenhengen av byer rundt elver (tradisjonelt den raskeste måten å transportere mennesker og materiell rundt i et land). Kanaler var medvirkende til å bringe liv til byer under den industrielle revolusjonen i Storbritannia på slutten av 1700-tallet. Da jernbanelinjer forbinder Øst- og Vest-Nord-Amerika i siste halvdel av 1800-tallet, ble akselerasjonen i befolkningsveksten opplevd av folk som utrota og "hjemmet" de nye, tilgjengelige gårdsområdene. I løpet av de siste 50 årene er "California-motorvei-effekten" ansvarlig for spredning av bensinstasjoner, restauranter, butikker, etterfulgt av boligområder for arbeidere - til slutt er hele byer basert på enkel tilgang til transport.
Fremtidig bemannet kolonisering av Månen og Mars vil sannsynligvis være basert på en lignende rektor; suksessen med et måneforlik vil i stor grad avhenge av transportstrukturens effektivitet.
Det virker som om mest transport rundt Månen vil avhenge av hjulmetoder, etter bakkekjøretøyer og prøvde "Moon Buggies" fra Apollo-oppdragene på 1960- og 70-tallet. Det er imidlertid noen betydelige ulemper. Florian Ruess, konstruksjonsingeniør og samarbeidspartner med Haym Benaroya (hvis publisering denne artikkelen er basert på), peker på noen problemer med denne transportmåten:
“For ethvert oppdrag vil det alltid være behov for individuell transport, og den åpenbare løsningen er noen hjulkjøretøy. Men det er et par alvorlige problemer med denne løsningen:
- Redusert trekkraft. 1/6 tyngdekraft og månefjorden gjør trekkraft til et problem akkurat som [Mars Exploration Rovers] Spirit and Opportunity på Mars man kan sitte fast eller lett trenger mye kraft for å komme seg rundt.
- Støv. Apollo-erfaring viser at mye støv blir luftet av hjulkjøretøyer. Dette støvet er farlig for maskiner og mennesker når det pustes inn.”
- Florian Ruess (privat kommunikasjon)
Så det å reise rundt i en modifisert "sanddyngy" kanskje ikke er svaret for en etablert månebase, vil en eller annen form for veiinfrastruktur være nødvendig hvis hjultransport brukes.
Forstyrrende støv på månens overflate er langt fra et lite problem. NASAs erfaring med Apollo-oppdragene var den desidert største bidragsyteren til støvgenerering start og landing av månemoduler. 50% av regolitten er mindre enn fin sand og omtrent 20% er mindre enn den "støvete" 0,02 mm som bevart Neil Armstrongs første støveltrykk. Det er denne veldig fine komponenten i regolitten som kan forårsake en rekke mekaniske og helseproblemer:
- Synssvikt
- Feil instrumentavlesninger
- Støvbelegg
- Tap av trekkraft
- Tetting av mekanismer
- Slite
- Problemer med termisk kontroll
- Forsegling feil
- innånding
Det synes derfor åpenbart at støvskaping bør holdes på et minimum, da denne faktoren kan være en alvorlig hindring for bygningens infrastruktur.
Veier er det perfekte svaret til den nye månekolonien. De vil gi hjulkjøretøyer den sårt tiltrengte trekkraft (og dermed ha en knock-on-effekt med kjøretøyets drivstoffeffektivitet) og kan redusere mengden støvfjæring betydelig, spesielt hvis veibanen er hevet over den omkringliggende regolitten. Veier har imidlertid sine ulemper. De er enormt kostbare og kan være veldig vanskelige å bygge. Å smelte sammen regolith for å danne en tøff overflate kan være et svar, men som påpekt av Ruess, "... dette krever enorme energier, som ikke kan leveres av solenergi alene." Så en alternativ form for energi ville være nødvendig for å utføre en slik konstruksjon.
Selv om veibygging vil være svært ønskelig, er det kanskje ikke mulig, i det minste i de tidlige stadiene av måneforbindelseutvikling. En ny utvikling innen alternativ romtransport er den vertikale start- og landingsmetoden, men som tidligere nevnt produserer rakettdrevet start og landing enorme mengder støv. Men hvis det er flere baser på Månen, kan dette være en mulighet, "... mange mennesker anbefaler forskjellige løsninger for ruter som ofte blir brukt som å komme fra landingsplaten til bebyggelsen eller fra en bygning til den neste," Tilføyer Ruess.
En annen løsning er en etablert transportform. Helt å unngå kontakt med overflaten, og dermed kutte ned støv og unngå hindringer, kan en månekabel være en levedyktig mulighet. Det virker sannsynlig at et slikt taubanetransportnett ville være svært effektivt. "Veldig store spenn vil være mulig på Månen, og infrastrukturen koster derfor ikke ublu," påpeker Ruess. Denne muligheten blir seriøst vurdert av planleggere for månefestet.
Når vi ser tilbake på de forrige artiklene i serien, kommenterer Florian Ruess om månebaser kan være mobile og påpeker noen av de alvorlige vanskene som bosettingsplanleggere står overfor hvis lokalt utvunnet materialer skal brukes:
“Jeg er ikke stor tilhenger av mobile baser. Et slikt system som inkluderer kraftproduksjon, kommunikasjon og spesielt langtidsbeskyttelse mot meteoroid og stråling virker ikke gjennomførbart for meg. Men hjulkjøretøyene kan være konstruksjoner under trykk som kan betjene flere dager lange vitenskapsoppdrag. Dette vil være en god løsning for å utvide mulighetene til en permanent base.
“Lokale materialer er en avgjørende, men likevel vanskelig sak. Forskningen min så langt har vist at bare etter at en viss tilstedeværelse er blitt etablert og erfaring med måneproblemer og materialer er oppnådd, ville vi være i stand til å våge og bygge naturtyper fra lokale materialer. Helt klart ikke før mennesket setter foten på Månen. Og glem gjerne den mye siterte månebetongen! Det er så mange showstoppere for dette imaginære materialet at jeg ikke engang vil begynne å nevne dem. Den eneste tidlige lokale materialapplikasjonen jeg ser er meteoroid- og strålevern ved å bruke regolit som skjermingsmateriale.”
- Å bygge en månebase: Del 1 - Utfordringer og farer
- Å bygge en månebase: Del 2 - Habitat-konsepter
- Å bygge en månebase: Del 3 - Strukturell design
- Å bygge en månebase: Del 4 - Infrastruktur og transport
“Building a Moon Base” er basert på forskning fra Haym Benaroya og Leonhard Bernold (“Prosjektering av månebaser“)
Pluss et eksklusivt intervju med Florian Ruess, ekstrem habitatstrukturingeniør og grunnlegger av Habitats for Extreme Environments - HE2
-Florian Ruess, privat kommunikasjon.
Tusen takk til Florian Ruess for hans tid med å bidra til denne artikkelen. For ytterligere informasjon om hans arbeid og habitatdesign for ekstreme omgivelser, besøk nettstedet hans: HE-squared.com.
Hvis du vil ha mer informasjon om månens bosettings fremtid, kan du sjekke Måneforeningen og den samarbeidsressursen, Lunarpedia.
