Ideea explorării și colonizării lui Marte nu a fost niciodată mai vie decât în prezent. În următoarele două decenii, există mai multe planuri de a trimite misiuni echipajate pe Planeta Roșie și chiar unele planuri extrem de ambițioase pentru a începe construirea unei așezări permanente acolo. În ciuda entuziasmului, există multe provocări semnificative care trebuie abordate înainte de a putea fi încercate aceste eforturi.
Aceste provocări - care includ efectele gravitației scăzute asupra corpului uman, a radiațiilor și a impactului psihologic de a fi departe de Pământ - devin cu atât mai accentuate atunci când este vorba de baze permanente. Pentru a rezolva acest lucru, inginerul civil Marco Peroni oferă o propunere pentru o bază marțiană modulară (și o navă spațială care să o livreze) care să permită colonizarea planetei Marte, protejând în același timp locuitorii săi cu protecție împotriva radiațiilor artificiale.
Peroni a prezentat această propunere în cadrul Institutului American de Aeronautică și Astronautică (AIAA) SPACE și Astronautics Forum și Expoziție 2018, care a avut loc între 17 și 19 septembrie la Orlando, Florida. Prezentarea a fost una dintre câteva, care a avut loc miercuri, 19 septembrie, tema „Mars Mission Architectures”.
Pe scurt, ideea de a coloniza Marte (sau oriunde în Sistemul Solar) prezintă multe provocări - atât fizice, cât și psihologice. În cazul Planetei Roșii, acestea includ atmosfera sa subțire și de neatins, mediul său foarte rece și faptul că nu are câmp magnetic. Acest ultim element este deosebit de provocator, deoarece viitorii coloniști vor trebui feriți de o cantitate considerabilă de radiații.
Pe scurt, cantitatea medie de radiații la care este expus un om pe Pământ se ridică la aproximativ 3,6 milliSieverts (mSv) pe an, ceea ce se datorează atmosferei dense a Pământului și câmpului magnetic protector. În mod natural, aceasta înseamnă că astronauții și oamenii care se aventurează dincolo de Pământ sunt expuși la cantități drastic mai mari de radiații solare și cosmice.
Pentru a asigura sănătatea și siguranța astronautului, NASA a stabilit o limită superioară de 500 mSv pe an sau 2000 la 4000 mSv (în funcție de vârstă și sex) pe parcursul vieții unui astronaut. Cu toate acestea, Peroni estimează că, în funcție de cât timp petrec în interior, cantitatea medie de radiații la care un colonist marțian ar fi expus ar fi de aproximativ 740 mSv pe an. După cum a explicat Peroni pentru Space Magazine prin e-mail:
„Cantitatea de material pentru o ecranare eficientă poate depăși mult ceea ce este practic pentru majoritatea aplicațiilor aerospațiale. Pereții de aluminiu ai ISS, de exemplu, au o grosime de aproximativ 7 mm și sunt eficienți în LEO, dar este puțin probabil ca astfel de scuturi să fie suficiente în spațiul interplanetar, unde ar putea chiar să crească doza absorbită dacă nu este îngroșată substanțial. "
Pentru a rezolva această amenințare, propunerile anterioare au recomandat baze de construcție cu straturi groase de sol marțian - în unele cazuri, bazându-se pe sinterizare și imprimarea 3D pentru a crea un perete exterior dur din ceramică - și adăposturi de urgență în caz de furtuni solare. Alte propuneri au sugerat construirea bazelor în tuburi de lavă stabile pentru a asigura ecranarea naturală. Dar, după cum a indicat Peroni, aceștia își prezintă propria parte din pericole.
Acestea includ cantitatea de material necesară pentru a crea ziduri de scut eficiente și amenințarea de claustrofobie. După cum a explicat:
„Un studiu NASA a descoperit că o stație spațială mare sau un habitat a necesitat o ecranare de 4 t / m2 de regolith marțian (considerând că densitatea sa este cuprinsă între 1.000 kg / m3 la suprafață până la 2.000 kg / m3 la o adâncime de câțiva cm, aceasta corespunde unei grosimi de 2 m sau mai puțin dacă materialul este compactat [prin sinterizare prin lasere), pentru a obține o viteză eficientă a dozei de 2,5 mSv / an ...
„Un adăpost subteran poate fi folosit și ca dormitoare și pentru toate acele activități în care nu este nevoie să te uiți în afară (cum ar fi să te uiți la videoclipuri sau să te bucuri de alte distracții), dar să trăiești mereu în structuri subterane poate pune în pericol sănătatea psihologică. a coloniștilor (claustrofobie), scăzând și capacitatea lor de a evalua distanțele atunci când se află în afara avanpostului (dificultăți în îndeplinirea sarcinilor de EVA) și poate fi deosebit de proastă în cazul în care una dintre activitățile din avanpost este turismul spațial. O altă problemă este construcția de sere, care ar trebui să permită luminii de la Soare să intre pentru alimentarea mecanismelor biologice ale plantelor. "
Ca alternativă, Peroni sugerează un design pentru o bază care să-și asigure propria ecranare în timp ce maximizează accesul la peisajul marțian. Această bază ar fi transportată pe Marte la bordul unei nave cu miez în formă de sferă (diametru de aproximativ 300 de metri (984 ft)) în jurul căreia ar fi dispuse modulele bazei hexagonale. În mod alternativ, Peroni și colegii săi recomandă crearea unui miez cilindric pentru adăpostirea modulelor.
Această navă spațială ar transporta modulele și locuitorii de pe Pământ (sau orbita cis-lunară) și ar fi protejată de același tip de scut magnetic artificial folosit pentru protejarea coloniei. Aceasta ar fi generată de o serie de cabluri electrice care ar învăța structura navei. În timpul călătoriei, nava spațială s-ar roti, de asemenea, în jurul axei sale centrale, cu o viteză de 1,5 rotații pe minut, pentru a genera o forță de gravitație de aproximativ 0,8 g.
Acest lucru ar asigura că astronauții au ajuns pe orbită în jurul Martei, fără să fi suferit de efectele degenerative ale expunerii la microgravitate - care includ pierderi musculare și de densitate osoasă, vedere compromisă, scăderea sistemului imunitar și funcția organului. După cum a explicat Peroni:
„La limita„ sferei de călătorie ”vor exista sisteme de propulsie necesare atât pentru călătorie, cât și pentru rotația contemporană a navei spațiale, pentru a genera gravitație artificială în timpul turneului. Aceste nave spațiale au fost dezvoltate pentru a integra mai bine elementele portante ale navei cu structura modulelor. Structura portantă a sferei, care constituie corpul vasului, este formată dintr-o diagridă hexagonală și pentagonală și, prin urmare, este mai ușor de conectat și agregat modulele, care au forme similare. "
Odată ajuns pe orbita marțiană, sfera navei s-ar opri din rotire pentru a permite fiecărui element să se detașeze și să înceapă să coboare pe suprafața marțiană, folosind un sistem de parașute, propulsoare și rezistență la aer pentru a încetini și ateriza. Fiecare modul ar fi echipat cu patru picioare motorizate care să le permită să se deplaseze pe suprafață și să se conecteze cu celelalte module de locuit odată ce ajung.
Treptat, modulele se vor aranja într-o configurație sferică sub un aparat în formă de toroid. La fel ca cel care protejează nava spațială, acest aparat ar fi format din cabluri electrice de înaltă tensiune care generează un câmp electromagnetic pentru a proteja modulele de radiațiile cosmice și solare. O navă spațială (cum ar fi BFR-ul propus de SpaceX) ar putea, de asemenea, să se îndepărteze de miezul central al navei, transmițând viitorii coloni pe planetă.
Pentru a determina eficacitatea conceptului lor, Peroni și colegii săi au efectuat calcule numerice și experimente de laborator folosind un model de scară (prezentat mai jos). Din aceasta, ei au stabilit că aparatul este capabil să genereze un câmp magnetic extern de 4/5 Tesla, ceea ce este suficient pentru a-i feri pe locuitori în siguranță de razele cosmice dăunătoare.
În același timp, aparatul a generat un câmp magnetic aproape nul în interiorul aparatului, ceea ce înseamnă că nu va expune locuitorii la nicio radiație electromagnetică - și, prin urmare, nu prezintă niciun pericol pentru aceștia. Fiecare modul, conform propunerii lui Peroni, ar avea forma hexagonală, ar avea un diametru de 20 m și ar avea suficient spațiu vertical în interior pentru a constitui un spațiu locuibil.
Fiecare modul ar ridica aproximativ 5 m deasupra solului (folosind picioarele lor motorizate) pentru a permite vântului marțian să fugă în timpul furtunilor de nisip și pentru a preveni acumularea de nisip în jurul modulelor. Aceasta s-ar asigura că vederea din interiorul modulelor, o componentă cheie pentru proiectarea lui Peroni, ar fi obstrucționată.
De fapt, propunerea lui Peroni solicită ca baza să fie deschisă cât mai mult posibil peisajului din jur prin ferestre și bolți de cer, ceea ce ar permite locuitorilor să se simtă mai strâns legați de mediu și să prevină sentimentele de izolare și claustrofobie. Fiecare modul ar avea o greutate estimată de 40-50 tone (44-55 tone SUA) pe Pământ - care se ridică la 15-19 tone (16,5-21 tone SUA) în greutatea marțiană.
O parte din greutatea inițială ar include combustibilul necesar pentru coborâre, care va fi aruncat în timpul coborârii și înseamnă că habitatele au fost și mai ușoare odată ce au ajuns la suprafața planetei Marte. La fel ca în cazul desenelor similare, fiecare modul ar fi diferențiat în funcție de funcția lor, unele funcționând ca dormitoare și altele facilități de agrement, spații verzi, laboratoare, ateliere, reciclare a apei și instalații de salubrizare etc.
Atingerea finală va fi construirea unei „axe tehnologice”, un tunel de mers construit deasupra solului unde ar fi amplasate baterii, panouri fotovoltaice și mici reactoare nucleare. Acestea ar avea în vedere nevoile electrice considerabile ale bazei, care includ energia necesară pentru menținerea câmpului magnetic. Alte elemente ar putea include garaje și depozite pentru vehicule de explorare, precum și un observator astronomic.
Această propunere este similară în multe privințe cu conceptul de bază al solenoidului pe care Peroni a prezentat cel puțin un an Forumul și Expoziția Spațială și Astronautică AIAA. Cu această ocazie, Peroni a propus construirea unei baze lunare care să constea în cupole transparente, care să fie închise în interiorul unei structuri în formă de toroid constând din cabluri de înaltă tensiune.
În ambele cazuri, habitatele propuse se referă la asigurarea nevoilor locuitorilor lor - care includ nu numai siguranța fizică, ci și bunăstarea psihologică. Privind spre viitor, Peroni speră că propunerile sale vor încuraja mai multe discuții și cercetări cu privire la provocările particulare ale construirii bazelor din afara lumii. De asemenea, speră să vadă concepte mai inovatoare concepute pentru a le aborda.
„Această cercetare preliminară poate încuraja [dezvoltarea] viitoare a acestor teorii și un studiu mai profund asupra temelor și subiectelor abordate în această contribuție, care, de ce nu, în viitor va [permite] oamenilor să realizeze visul de a trăi pe Marte mult timp. perioade fără a fi închise sub cuști metalice grele sau caverne cu roci întunecate ", a spus el.
Este clar că orice așezări construite pe Lună, Marte sau nu în viitor va trebui să fie în mare măsură autosuficiente - pentru a produce propriile lor alimente, apă și materiale de construcție in situ. În același timp, acest proces și actul vieții de zi cu zi vor depinde foarte mult de tehnologie. În generațiile următoare, Marte este probabil să fie motivele pentru care metodele noastre de a trăi pe o altă planetă sunt testate și examinate.
Înainte de a începe să trimitem oameni pe Planeta Roșie, trebuie să ne asigurăm că vom înainta cele mai bune metode. Și asigurați-vă că vedeți acest videoclip al bazei modulului care este dislocat pe Marte din spațiu, după amabilitatea lui Marco Peroni Ingegneria:
