太空住宅,第2部分:我们如何在月球上生活

我们谈论太空住宅,是时候关注月亮,它是离我们最近的物体,适合人类居住。

人们已经参观了月球。但是他们在那里度过的最长时间是75小时零一分钟。这还不够,因为许多国家的太空机构希望在地球的天然卫星上建立整个基地,这将使它们能够执行具有战略意义的重要任务,包括武装部队的需求和3氦的提取。

科学家必须应对各种问题,包括建筑材料的选择,极端温度,殖民地自治存在的可能性。此外,关于按时间顺序排列的月球计划以及有关可用于其实施的现代发展情况。



月亮是地球的天然卫星,是天空中第二明亮的物体。在科幻小说中,飞往其他太空物体的首批航班之一就是从月球开始的-朱尔斯·凡尔纳的作品“以97小时20分钟的直接方式从地球到月球”和“绕月”。月亮成为人类拜访的第一个外星物体

直到1960年代,苏联和美国开始登月竞赛,才开始向现实生活中的殖民化方向发展。

星号


自1962年以来在苏联,Spetsmash局的弗拉基米尔·巴尔明院士及其同事代表谢尔盖·科罗廖夫负责了长期月球基地的开发。其结果是第一个精心设计的月球探索项目“ Star”之一

在该项目的框架内,一群苏联科学家需要考虑基地的目标,基地的建设原则,部署阶段,装备的组成以及可能的军事前景。

计划在月球上放置九个可居住的模块。因为他们每个人都必须回答一位宇航员。这些模块的用途是中央,指挥,仓库实验室,车间,带有体操模拟器的医疗,午餐。其余三个模块是住宅。

1967年,一个模块在生物医学问题研究所对地球上的人们进行了测试,之后他们决定为该场所配备一个假窗,以显示其家乡星球的图像。他们决定在健身车前放一台投影仪,以便宇航员可以“骑在莫斯科周围”。据科学家称,这些措施对于维持宇航员的心理健康很重要。月球基地


“星空”基地的标准模块


,远征军数量

Lunex项目


早在1958年,美国人就开始了载人登月探险Lunex项目的开发。它原本应该在地球的卫星上为21人打开空军的地下基地。该航天器计划将军事宇航员送上月球,可容纳三人。他们想在1965年制造出载人下降车之后,在1967年之前派出第一批“人”。

该项目有未解决的问题,包括需要发展月球发射阶段,允许返回轨道并进一步到达地球。

将底座放置在表面以下将有助于解决一个重要问题:温差范围从-160°C到+120°C。




Lunex太空飞船,维基百科

项目范围


同时,正在开发“地平线计划”。他的目标也是在月球上部署美国军事基地。早在1966年,一个有12名军事人员的基地就应该工作,但该项目从未得到实施。

航天器和其他设备的组件计划送入地球轨道,以进行147次运载火箭的发射。根据计划,他们应该在1964年开始发射,即1965年1月-将货物运送到月球。 1965年4月,两名宇航员开始建造基地。 1966年11月,本应有十二名士兵登上月球。总共计划将220吨货物运送到月球。

军人生活和工作的模块可以是直径为3.05米,长度为6.1米的金属圆柱体。计划使用两个核动力装置进行能源供应。

计划在无制导导弹的帮助下保护基地免受苏联的入侵,这些导弹的核弹头和地雷经改装可刺穿太空服。

该项目被认为是不切实际的。


地平线月球前哨基地,来源

月球绿洲


在1989年国际宇航联合会第40届代表大会上,两名NASA雇员迈克尔·杜克(Michael Duke)和约翰·尼霍夫(John Niehoff)提出了为期十年的月球殖民计划月球绿洲”计划。

所有设备和人员必须分三十次交付,其中一半需要有人值守。每个载人导弹最多可运载14吨货物,无人卡车可运载20吨货物。在短短的十年内,计划将594吨的货物送上月球。

该程序包括三个阶段,根据这些阶段的结果,可以采用各种更改。第一阶段的期限为一年。无人驾驶卡车将提供带有自动生命支持系统的临时住宅模块。四个月后,另一辆卡车将交付建筑设备,临时能源系统和食物。第三次发射将把四个激活模块并开始部署基地的宇航员送入月球。


月球绿洲月球基地,美国国家航空航天局,1989年

。第四艘货船将向月球绿洲的下一个居民提供食物,第五个-微型核动力装置和设备,用于从灰尘和石头中产生氧气,二氧化碳和氢气。第六次任务将派出六名宇航员,他们将在月球上生活一年。

第一阶段的最后阶段将开启第七次发射,其中将有一个可容纳10人的充气房子送入月球,宇航员将其收集并充气。该模块将放置在陨石坑中,以保护其免受太阳和宇宙辐射的伤害。作为第九次任务的一部分,十名宇航员将被送上月球,六名宇航员将返回地球。

住宅模块的墙壁可以充满氢气,可以使用电解从月go石中提取氢气

接下来的七年将进入第二和第三阶段。另一个充气住宅,封闭式生命支持系统,兆瓦级核电站,生产模块,太阳能电池板和几名宇航员远征队将被送上月球。

该项目的成本在十年内估计为5500亿美元,即每年约550亿美元。相比之下:2014年,美国花费800亿美元从阿富汗撤军。


分区住宅楼

星座


从2004年到2009年,美国制定了星座计划,该计划涉及在月球上部署一个基地,以支持飞往火星的飞行。徽标描绘了该计划的目标和里程碑:第一个半圆代表地球-首先,该程序中的导弹应该到达国际空间站,第二个半圆代表月球,第三个半圆代表火星。作为该计划的一部分,开发了战神超重型运载火箭,这是古希腊战神,在罗马神话中火星与之相对应。

2010年,由于资金短缺,巴拉克·奥巴马(Barack Obama)掩盖了计划。“星座”被一个涉及使用机器人化身的项目所取代。


NASA星座徽标

充气房屋


科学家们正在研究各种方法来减少运送到月球所需的货物量。这种方法之一是充气建筑物。它们比使用大量金属制成的类似物轻得多,并且在拆卸状态下占用的空间更少。

2007年,兰利研究中心的专家研究了轻型充气模块,这些模块应该在着陆艇周围部署。这些模块以直径为3.65米的圆柱体的形式制成,垂直安装并配有气密锁。住宅隔间在兰利进行了测试。

这样的可充气模块可以是临时性的,也可以是永久性的,如果使用重水石-月球土壤保护它们免受宇宙辐射和流星雨的影响。


NASA与ILC Dover合作开发的可充气模块,

与此同时,已经有抗辐射模块 -这些是Bigelow Aerospace的模块第一批模块于2006年和2007年被送入太空,至今仍在那里。2016年4月,发射了另一个模块,并于4月16日将其停靠到国际空间站。在接下来的两年中,宇航员将定期参加这项技术的测试,以检查其保持压力,承受辐射,陨石和太空碎片的能力。后来,考虑到测试结果,他们将能够对其进行调整以在月球上部署。





月球土壤建筑


另一种选择是使用打印机直接在脚下建造房屋。在地球上,房屋和办公室已经在进行打印,仅考虑到月球情况,才能最终确定打印机的设计。

欧洲航天局于2011年宣布了月球基地的3D打印项目,该项目使用当地的土壤-块石作为建筑材料。这是几米深的疏松,不同粒度的碎屑尘土层,由火成岩,矿物,陨石组成,包含铝,铁和钛。小颗粒具有高附着力。但是,对于使用regolith的印刷,则必须添加氧化镁,该氧化镁将从地球运送出去。





罗斯科莫斯战略


如今,登月基地的建设是俄罗斯航天事业未来十年的主要战略目标之一。他们计划在2030年代将宇航员送上月球,而美国,中国,日本和欧洲航天局则计划在那里建立基地。其中的主要目标通常不是被称为武装部队的需要,而是被称为氦3提取,这是热核能所必需的。根据一些估计, 2009年处于气态的这种同位素的平均价格为每升930美元。

根据科学家的假设,在1吨氦3与0.67吨氘的反应中,释放的能量相当于燃烧1500万吨石油。但是,矿工们必须孜孜不倦地工作:100吨重熔胶仅占1克3氦,也就是说,必须处理1亿吨月球土壤才能生产一吨同位素。

其他目标包括:在天文学,宇宙学,空间生物学中进行实验,研究地壳以研究太阳系的演化,部署比太空观测站更易于维护和现代化的望远镜。该基地可以成为行星际研究的中转站。

月球殖民项目罗斯科斯莫斯(Roscosmos)在2014年被派往俄罗斯政府。在第一阶段,将在地球卫星上创建一个带有能源装置,生命支持模块和实验实验室模块的前哨基地。宇航员将配备月球漫游者和月球星星。 2016年对该计划进行了调整,计划在2030-2035年间交付宇航员。在开发程序时,科学家们积极利用了苏联的发展

Roscosmos研究所载人程序部门负责人Oleg Saprykin 建议发送机器人化身来研究月球表面,由于只有4秒的延迟,因此可以实时控制月球表面。罗斯科斯莫斯(Roscosmos)计划从2016年到2024年向宇航员机器人投资25亿卢布

对于飞往月球的航班,罗斯科莫斯建议使用联邦运输船一系列多的一定要来替代“联盟”。自2009年以来一直在进行开发。自主飞行的船可长达30天,而宇航员则可使用浴室。



前景展望


建立月球基地时,科学家需要找到一种保护人们免受太阳辐射和微陨石侵害的方法。与地球不同,月亮的气氛无济于事。建筑物应足够坚固,以使小的陨石不会对其造成明显损坏。通过在适当防护的房间中及时遮挡住太阳耀斑,可以解决辐射问题。硬化建筑物和辐射防护的方法之一称为重粉煤灰的使用。它的灰尘能够在微波炉中融化,变成玻璃,这种特性可以在月球上用来生产砖块。 Regolit可用于使用3D打印机打印建筑物,或用于捆绑模块-充气式或金属式。

Regolith可以帮助建筑,对人们构成威胁。美国宇航局在阿波罗17号计划中获悉,哈里森·施密特(Harrison Schmitt)吸取了这些尘埃,然后这些尘埃随航天服一起登上了船上。他开始看起来像花粉症,甚至休斯顿的操作员也在他的声音中注意到。普通花粉症或季节性过敏性鼻结膜炎是由植物花粉过敏引起的季节性疾病。在这种情况下,由于月尘而出现了类似的症状。

任何灰尘都是有害的,但是身体在肺表面的特殊纤维的帮助下可以将其清除到支气管上,从而使人可以清清嗓子并清除它们。但是绒毛无法捕获高达2.5微米的灰尘颗粒。这些灰尘会粘在组织上并引起炎症。对于长石,我们谈论的是玻璃颗粒和高达20纳米的陨铁碎片。他们可以直接进入血液。

殖民主义者的重要任务之一就是为自己提供食物。尽管与火星相比,月球距离不远,但最好减少需要运送到卫星的货物数量,并相应地减少发射次数。殖民主义者将需要重复马克·沃特尼的成功并从事农业。此外,在月球上还有水。

目前,有几个国家制定了开发地球卫星的计划。但是,就像十年前和三十年前一样,尽管进行了详细的阐述和计划,但它们可能仍未实现。从过去五十年的经验来看,主要问题之一是融资。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397609/


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