Tällä jännittävällä, mutta haastavalla avaruustutkimuksen jaksolla on aika lähestymässä nopeasti vakavia suunnittelukonsepteja ensimmäisille elinympäristöille, jotka rakennetaan kuun maisemaan. Aikaisemmissa artikkeleissa olemme tutkineet tällaiseen pyrkimykseen liittyviä vaaroja, olemme tarkastelleet meille käytettävissä olevia rakenteita, olemme jopa yksityiskohtaisesti kuvanneet erityisen angaarimaisen rakenteen, joka saattaa käyttää paikallisesti louhittuja materiaaleja. Nyt tarkastelemme mahdollisia infrastruktuurielementtejä, joita tarvitaan elinkelpoisen siirtokunnan tukemiseen Kuussa. Florian Ruess, rakenneinsinööri, joka työskentelee elinympäristöjen tulevaisuuden suhteen ääriympäristöissä, vei jonkin aikaa myös Space Magazine -lehden kanssa antaakseen mielipiteensä ihmiskunnan tulevaisuudesta kuun maaperällä…
Kuvittele yrittävän rakentaa rakennetta Kuun pinnalle. Kaksi suurimmista esteistä, joita ensimmäiset kuunmuodostajat kohtaavat, ovat erittäin matala painovoima ja hieno pöly, joka aiheuttaa kaikenlaisia rakennusongelmia. Vaikka näyttää todennäköiseltä, että ensimmäiset elinympäristöt rakennetaan automatisoitujen prosessien avulla, ennen kuin ihmiskunta edes asettaa jalkansa kuuhun, siirtokuntainfrastruktuurin valmistus on ensisijainen huolenaihe insinööreille, jotta rakentaminen voidaan tehdä mahdollisimman tehokkaaksi.
Infrastruktuuri on yksi tärkeimmistä operaation suunnittelijoita koskevista tekijöistä. Kuinka rakennusmateriaalit valmistetaan? Kuinka materiaalia toimitetaan rakennusalan työntekijöille? Kuinka arvokasta vettä ja ruokaa toimitetaan alkavalle kuukautispesäkkeelle? Voivatko toimitettavat ajoneuvot siirtyä pisteestä A pisteeseen B pienellä vaivalla?
Historiallisia esimerkkejä tehokkaan liikenneinfrastruktuurin tehokkuudesta voidaan nähdä jokien ympäröivien kaupunkien yhdistyessä (perinteisesti nopein tapa kuljettaa ihmisiä ja materiaaleja ympäri maata). Kanavat olivat tärkeitä kaupunkien herättämisessä Yhdistyneen kuningaskunnan teollisen vallankumouksen aikana 1800-luvun lopulla. Kun rautatieyhteydet yhdistivät Pohjois-Amerikan idän ja lännen 1800-luvun viimeisellä puoliskolla, väestönkasvun kiihtyminen koettiin ihmisten siirtäessä ja siirtämällä kotiseudulleen uudet, helposti saavutettavat maatilat. Viimeisen 50 vuoden aikana ”Etelä-Kalifornian moottoritievaikutus” on vastuussa huoltoasemien, ravintoloiden, kauppojen ja työntekijöiden asuinalueiden leviämisestä - lopulta kokonaiset kaupungit perustuvat helppoon kuljetusmahdollisuuteen.
Kuun ja Marsin tuleva miehitetty kolonisaatio todennäköisesti perustuu samanlaiseen päämiehään; Kuukauden ratkaisun onnistuminen riippuu suuresti kuljetusrakenteen tehokkuudesta.
Vaikuttaa todennäköiseltä, että suurin osa kuun ympärillä tapahtuvista kuljetuksista riippuu pyörillä käytetyistä menetelmistä, jotka seuraavat maanpäällisistä ajoneuvoista ja kokeilluista ja testatuista ”Moon vaunuista” Apollo-operaatioista 1960- ja 70-luvulla. On kuitenkin joitain merkittäviä haittoja. Florian Ruess, rakennusinsinööri ja yhteistyökumppani Haym Benaroyan kanssa (jonka julkaisu tämä artikkeli perustuu) tuo esiin tämän kysymyksen ja korostaa joitain tämän kuljetusmuodon ongelmia:
“Mihin tahansa tehtävään tarvitaan aina henkilökohtainen kuljetus ja ilmeinen ratkaisu on jokin pyörillä varustettu ajoneuvo. Mutta tässä ratkaisussa on muutama vakava ongelma:
- Vähentynyt pito. 1/6 painovoima ja kuun maaperä tekevät vetokyvystä ongelman, kuten [Mars Exploration Rovers] -henki ja Mahdollisuus Marsissa voivat juuttua helposti tai tarvitsevat paljon voimaa liikkuakseen.
- Pöly. Apollon kokemus osoittaa, että pyöräajoneuvot poistavat paljon pölyä. Tämä pöly on vaarallinen koneille ja ihmisille hengitettynä.”
- Florian Ruess (yksityinen viestintä)
Joten muutetulla dyynivaunulla matkustaminen ei ehkä ole vastaus vakiintuneelle Kuun tukikohdalle, tarvitaan jonkinlainen tieinfrastruktuuri, jos pyörillä kuljetetaan.
Pölyn häiritseminen kuun pinnalla ei ole kaukana vähäisestä ongelmasta. NASA: n kokemuksesta Apollo-operaatioista on selvästi suurin pölyn muodostumiseen vaikuttava vaikutus kuunmoduulien nousu ja laskeutuminen. 50% regolitista on pienempää kuin hieno hiekka ja noin 20% on pienempi kuin ”pölyinen” 0,02 mm, joka säilytti Neil Armstrongin ensimmäiset käynnistysvedokset. Juuri tämä hieno regolithin osa voi aiheuttaa joukon mekaanisia ja terveysongelmia:
- Näön heikkeneminen
- Väärä instrumentin lukema
- Pölypinnoite
- Pito menetys
- Mekanismien tukkeutuminen
- hiertymä
- Lämpösäätöongelmat
- Sulje viat
- Hengitys
Siksi vaikuttaa itsestään selvältä, että pölyn muodostuminen on pidettävä minimaalisena, koska tämä tekijä voi olla vakava este asutuksen infrastruktuurille.
Tiet ovat täydellinen vastaus uudelle kuun siirtokunnalle. Ne tarjoaisivat pyörillä varustetuille ajoneuvoille tarvittavan vetovoiman (jolla olisi siten vaikutusta ajoneuvon polttoainetaloudellisuuteen) ja voivat vähentää merkittävästi pölyn jousituksen määrää, varsinkin jos tien pinta on nostettu ympäröivän regolithin yläpuolelle. Teillä on kuitenkin haittoja. Ne ovat erittäin kalliita ja niiden rakentaminen voi olla erittäin vaikeaa. Regolithin sulauttaminen kovan pinnan muodostamiseksi voi olla vastaus, mutta kuten Ruess huomauttaa, "... tämä vaatii valtavia energioita, joita ei voida tarjota pelkästään aurinkovoimalla". Joten tällaisen rakentamisen suorittamiseen vaaditaan vaihtoehtoinen energiamuoto.
Vaikka tienrakentaminen olisi erittäin toivottavaa, se ei välttämättä ole mahdollista, ainakaan kuunlinnustuskehityksen alkuvaiheessa. Yksi nouseva kehitys vaihtoehtoisessa avaruuskuljetuksessa on vertikaalinen lentoonlähtö- ja laskeutumismenetelmä, mutta kuten aiemmin todettiin, rakettimoottorinen lentoonlähtö ja lasku tuottaa valtavia määriä pölyä. Mutta jos Kuulla on useita tukikohtia, tämä saattaa olla mahdollisuus, "... monet ihmiset suosittelevat erilaisia ratkaisuja reiteille, joita käytetään usein, kuten pääsy laskupaikalta asutukseen tai yhdestä asutuksesta toiseen". Ruess lisää.
Toinen ratkaisu on vakiintunut kuljetusmuoto. Välttämättä koskettamasta pintaa, vähentäen siten pölyä ja välttäen esteitä, kuun köysirata voi olla käyttökelpoinen mahdollisuus. Vaikuttaa todennäköiseltä, että tällainen köysiradan kuljetusverkko olisi erittäin tehokas. "Erittäin suuret jännevälit ovat mahdollisia Kuulla, ja siksi infrastruktuurikustannukset eivät ole kohtuuttomia", Ruess huomauttaa. Kuunratkaisun suunnittelijat harkitsevat tätä mahdollisuutta vakavasti.
Florian Ruess kommentoi sarjan aikaisempia artikkeleita siitä, voivatko kuun perustat olla liikkuvia, ja tuo esiin joitain vaikeista vaikeuksista, joita asutussuunnittelijoiden on kohdattava, jos aiotaan käyttää paikallisesti louhittuja materiaaleja:
“En ole suuri liikkuvien tukikohtien fani. Tällainen järjestelmä, joka sisältää sähköntuotannon, viestinnän ja etenkin pitkäaikaisen meteoroidi- ja säteilysuojelun, ei tunnu minulta toteutettavissa. Pyörillä varustetut ajoneuvot voivat kuitenkin olla paineistettuja, ja ne kykenevät palvelemaan useita päiviä kestäviä tiedetehtäviä. Tämä olisi hyvä ratkaisu laajentaa pysyvän tukikohdan mahdollisuuksia.
“Paikalliset materiaalit ovat tärkeä mutta vaikea asia. Tähänastinen tutkimuksemme on osoittanut, että vasta tietyn läsnäolon varmistamisen ja kuun aiheista ja materiaaleista saatujen kokemusten perusteella pystymme uskaltamaan ja rakentamaan elinympäristöjä paikallisista materiaaleista. Varmasti ennen kuin ihminen asettaa jalkansa Kuulle. Ja unohda paljon mainittu kuu-betoni! Tätä kuvitteellista materiaalia varten on niin paljon näytteilleasettajaa, että en halua edes aloittaa heidän mainitsemistaan. Ainoa aikainen paikallinen materiaalisovellus, jonka näen, on meteoroidi ja säteilysuojaus, joka käyttää regolithia suojamateriaalina.”
- Kuukannan rakentaminen: Osa 1 - Haasteet ja vaarat
- Kuukannan rakentaminen: Osa 2 - Luontotyyppikäsitteet
- Kuukannan rakentaminen: Osa 3 - Rakennesuunnittelu
- Kuukausun rakentaminen: Osa 4 - Infrastruktuuri ja kuljetus
”Kuun tukikohdan rakentaminen” perustuu Haym Benaroyan ja Leonhard Bernoldin tutkimukseen (“Kuukappaleiden suunnittelu“)
Lisäksi eksklusiivinen haastattelu Florian Ruessin kanssa, joka on äärimmäisten luontotyyppien rakennusinsinööri ja luontotyyppien perustaja äärimmäisille ympäristöille - HE2
-Florian Ruess, yksityinen viestintä.
Paljon kiitoksia Florian Ruessille hänen avustamisestaan tämän artikkelin kirjoittamiseen. Lisätietoja hänen työstään ja äärimmäisen ympäristön luontotyyppisuunnittelusta on hänen verkkosivustollaan HE-squared.com.
Lisätietoja Kuun asutuksen tulevaisuudesta saat tutustumalla Kuuyhdistykseen ja yhteistyöresurssiin, Lunarpediaan.
