Trong giai đoạn khám phá không gian thú vị nhưng đầy thách thức này, thời gian đang đến rất nhanh cho các khái niệm thiết kế nghiêm túc cho môi trường sống đầu tiên sẽ được xây dựng trên phong cảnh mặt trăng. Trong các bài viết trước, chúng tôi đã kiểm tra các mối nguy hiểm liên quan đến một nỗ lực như vậy, chúng tôi đã xem xét các cấu trúc có sẵn cho chúng tôi, chúng tôi thậm chí đã chi tiết một cấu trúc giống như nhà chứa máy bay có thể sử dụng vật liệu khai thác tại địa phương. Bây giờ, chúng tôi xem xét các yếu tố cơ sở hạ tầng có thể sẽ cần để hỗ trợ một thuộc địa khả thi trên Mặt trăng. Florian Ruess, một kỹ sư cấu trúc đang nghiên cứu về tương lai của môi trường sống trong môi trường khắc nghiệt, cũng đã dành một chút thời gian với Tạp chí Vũ trụ để đưa ra ý kiến của mình về tương lai của loài người trên đất mặt trăng.
Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng xây dựng một cấu trúc trên bề mặt Mặt trăng. Hai trong số những trở ngại lớn nhất mà những người định cư mặt trăng đầu tiên sẽ gặp phải là trọng lực rất thấp và bụi mịn gây ra đủ loại vấn đề xây dựng. Mặc dù có vẻ như môi trường sống đầu tiên sẽ được xây dựng bằng các quy trình tự động trước khi nhân loại thậm chí đặt chân lên mặt trăng, việc chế tạo cơ sở hạ tầng định cư sẽ là mối quan tâm hàng đầu của các kỹ sư để việc xây dựng có thể được thực hiện hiệu quả nhất có thể.
Cơ sở hạ tầng sẽ là một trong những yếu tố quan trọng nhất liên quan đến các nhà hoạch định sứ mệnh. Vật liệu xây dựng sẽ được chế tạo như thế nào? Vật liệu sẽ được cung cấp cho công nhân xây dựng như thế nào? Nước và thực phẩm quý giá sẽ được cung cấp cho thuộc địa mặt trăng non nớt như thế nào? Xe cung cấp có thể đi từ A đến B với ít nỗ lực không?
Các ví dụ lịch sử về hiệu quả của một cơ sở hạ tầng giao thông hiệu quả có thể được nhìn thấy trong sự kết hợp của các thành phố xung quanh các con sông (theo truyền thống là cách nhanh nhất để vận chuyển người và vật liệu quanh một quốc gia). Kênh là công cụ đưa các thành phố vào cuộc sống trong cuộc Cách mạng Công nghiệp ở Anh vào cuối thế kỷ 18. Khi các tuyến đường sắt nối liền Đông và Tây Bắc Mỹ trong nửa cuối thế kỷ 19, sự gia tăng dân số đã được trải nghiệm bởi những người nhổ neo và ở trọ trên đất nông nghiệp mới, dễ tiếp cận. Trong hơn 50 năm qua, hiệu ứng đường cao tốc Nam Nam California chịu trách nhiệm cho sự phát triển của các trạm xăng, nhà hàng, cửa hàng, tiếp theo là khu dân cư cho công nhân - cuối cùng toàn bộ thị trấn và thành phố đều dựa trên sự dễ dàng cho việc đi lại.
Thực dân có người lái trong tương lai của Mặt trăng và Sao Hỏa rất có thể sẽ dựa trên một hiệu trưởng tương tự; sự thành công của việc giải quyết mặt trăng sẽ phụ thuộc rất nhiều vào hiệu quả của cấu trúc giao thông.
Có vẻ như hầu hết các phương tiện giao thông quanh Mặt trăng sẽ phụ thuộc vào các phương pháp có bánh xe, theo các phương tiện trên mặt đất và đã thử và thử nghiệm các xe đẩy Moon Moon từ các nhiệm vụ của Apollo trong năm 1960 và 70. Có một số nhược điểm đáng kể tuy nhiên. Giải quyết vấn đề này, Florian Ruess, kỹ sư kết cấu và cộng tác viên với Haym Benaroya (người đã xuất bản bài báo này) chỉ ra một số vấn đề với phương thức vận chuyển này:
“Đối với bất kỳ nhiệm vụ nào, sẽ luôn luôn có nhu cầu vận chuyển cá nhân và giải pháp rõ ràng là một số phương tiện có bánh xe. Nhưng có một vài vấn đề nghiêm trọng với giải pháp này:
- Giảm lực kéo. 1/6 trọng lực và đất mặt trăng làm cho lực kéo trở thành một vấn đề giống như [Thần thám hiểm sao Hỏa] Tinh thần và cơ hội trên sao Hỏa có thể bị mắc kẹt dễ dàng hoặc cần nhiều sức mạnh để di chuyển.
- Bụi bặm. Kinh nghiệm của Apollo cho thấy rất nhiều bụi bị bay lên bởi các phương tiện có bánh xe. Bụi này nguy hiểm cho máy móc và con người khi hít vào.”
- Florian Ruess (giao tiếp riêng)
Vì vậy, đi du lịch xung quanh trong một chiếc xe đạp đã được sửa đổi, có thể không phải là câu trả lời cho một căn cứ Mặt trăng đã được thiết lập, một số hình thức cơ sở hạ tầng đường bộ sẽ cần thiết nếu sử dụng phương tiện giao thông có bánh xe.
Bụi làm phiền trên bề mặt mặt trăng là một vấn đề nhỏ. Từ kinh nghiệm của NASA với các nhiệm vụ Apollo, cho đến nay, đóng góp lớn nhất cho việc tạo bụi là việc cất cánh và hạ cánh các mô-đun mặt trăng. 50% của regolith nhỏ hơn cát mịn và khoảng 20% nhỏ hơn so với lớp bụi bụi 0,02mm mà giữ được bản in khởi động đầu tiên của Neil Armstrong. Đây là thành phần rất tốt của regolith có thể gây ra một loạt các vấn đề về cơ học và sức khỏe:
- Suy giảm thị lực
- Bài đọc nhạc cụ không chính xác
- Bụi phủ
- Mất lực kéo
- Làm tắc nghẽn cơ chế
- mài mòn
- Vấn đề kiểm soát nhiệt
- Con dấu thất bại
- Hít phải
Do đó, dường như rõ ràng rằng việc tạo bụi nên được giữ ở mức tối thiểu vì yếu tố này có thể là một trở ngại nghiêm trọng đối với cơ sở hạ tầng của khu định cư.
Những con đường sẽ là câu trả lời hoàn hảo cho thuộc địa mặt trăng mới. Họ sẽ cung cấp cho các phương tiện có bánh xe với lực kéo rất cần thiết (do đó có tác dụng kích thích hiệu quả nhiên liệu của xe) và có thể giảm đáng kể lượng bụi treo, đặc biệt là nếu mặt đường được nâng lên trên mặt đường xung quanh. Đường, tuy nhiên, có nhược điểm của họ. Chúng rất tốn kém và có thể rất khó xây dựng. Hợp nhất regolith để tạo thành một bề mặt cứng có thể là một câu trả lời, nhưng như Ruess đã chỉ ra, điều này đòi hỏi năng lượng rất lớn, không thể chỉ được cung cấp bởi năng lượng mặt trời. Vì vậy, một dạng năng lượng thay thế sẽ được yêu cầu để thực hiện việc xây dựng như vậy.
Mặc dù việc xây dựng đường sẽ rất được mong muốn, nhưng điều đó có thể là không thể, ít nhất là trong giai đoạn đầu phát triển định cư mặt trăng. Một phát triển mới nổi trong vận chuyển không gian thay thế là phương pháp cất cánh và hạ cánh thẳng đứng, nhưng như đã nêu trước đây, việc cất cánh và hạ cánh bằng tên lửa tạo ra một lượng lớn bụi. Nhưng nếu có nhiều căn cứ trên Mặt trăng, đây có thể là một khả năng, rất nhiều người đề xuất các giải pháp khác nhau cho các tuyến đường sẽ được sử dụng thường xuyên như đi từ bãi đáp đến khu định cư hoặc từ khu định cư này đến khu định cư tiếp theo Ruess cho biết thêm.
Một giải pháp khác là một hình thức vận chuyển được thiết lập. Hoàn toàn tránh tiếp xúc với bề mặt, do đó cắt giảm bụi và tránh chướng ngại vật, cáp treo mặt trăng có thể là một khả năng khả thi. Có vẻ như một mạng lưới giao thông cáp treo như vậy sẽ có hiệu quả cao. Các nhịp rất lớn sẽ có thể có trên Mặt trăng và do đó chi phí cơ sở hạ tầng không quá cao, ông Ru Ru chỉ ra. Khả năng này đang được các nhà hoạch định giải quyết mặt trăng xem xét nghiêm túc.
Nhìn lại các bài viết trước trong loạt bài này, Florian Ruess nhận xét về việc liệu các căn cứ mặt trăng có thể di động hay không và chỉ ra một số khó khăn nghiêm trọng mà các nhà hoạch định định cư phải đối mặt nếu sử dụng vật liệu khai thác tại địa phương:
“Tôi không phải là một fan hâm mộ lớn của các căn cứ di động. Một hệ thống như vậy bao gồm phát điện, thông tin liên lạc và đặc biệt là bảo vệ bức xạ và thiên thạch dài hạn dường như không khả thi đối với tôi. Nhưng những chiếc xe có bánh xe có thể là những thiết kế có áp suất có khả năng phục vụ các nhiệm vụ khoa học kéo dài vài ngày. Đây sẽ là một giải pháp tốt để mở rộng khả năng của một căn cứ vĩnh viễn.
“Vật liệu địa phương là một vấn đề quan trọng nhưng khó khăn. Nghiên cứu của tôi cho đến nay đã chỉ ra rằng chỉ sau khi có sự hiện diện nhất định và kinh nghiệm với các vấn đề và vật liệu mặt trăng đã đạt được, chúng ta sẽ có thể dám và xây dựng môi trường sống từ vật liệu địa phương. Chắc chắn không phải trước khi con người đặt chân lên Mặt trăng. Và xin vui lòng quên đi bê tông mặt trăng được trích dẫn nhiều! Có rất nhiều showstop cho tài liệu tưởng tượng này mà tôi không muốn bắt đầu đề cập đến chúng. Ứng dụng vật liệu cục bộ ban đầu duy nhất tôi thấy là thiên thạch và bảo vệ bức xạ sử dụng regolith làm vật liệu che chắn.”
- Xây dựng căn cứ mặt trăng: Phần 1 - Thách thức và hiểm họa
- Xây dựng căn cứ mặt trăng: Phần 2 - Khái niệm môi trường sống
- Xây dựng căn cứ mặt trăng: Phần 3 - Thiết kế kết cấu
- Xây dựng căn cứ mặt trăng: Phần 4 - Cơ sở hạ tầng và giao thông
Xây dựng một căn cứ mặt trăng, căn cứ trên cơ sở nghiên cứu của Haym Benaroya và Leonhard BernoldKỹ thuật của căn cứ mặt trăng“)
Cộng với một cuộc phỏng vấn độc quyền với Florian Ruess, kỹ sư cấu trúc môi trường sống cực độ và người sáng lập Habitats for Extreme Envirments - HE2
-Florian Ruess, giao tiếp riêng.
Rất cám ơn Florian Ruess đã dành thời gian đóng góp cho bài viết này. Để biết thêm thông tin về công việc và thiết kế môi trường sống môi trường khắc nghiệt của anh ấy, hãy truy cập trang web của anh ấy tại: HE-squared.com.
Để biết thêm thông tin về tương lai của việc định cư mặt trăng, hãy xem Hiệp hội Mặt trăng và tài nguyên hợp tác, Lunarpedia.
