Idea untuk menjelajah dan menjajah Marikh tidak pernah lebih hidup daripada yang ada sekarang. Dalam dua dekad yang akan datang, terdapat banyak rancangan untuk mengirim misi kru ke Planet Merah, dan bahkan beberapa rancangan yang sangat bercita-cita tinggi untuk mulai membangun pemukiman tetap di sana. Walaupun bersemangat, ada banyak cabaran penting yang harus ditangani sebelum usaha tersebut dapat dilakukan.
Cabaran-cabaran ini - yang merangkumi kesan graviti rendah pada tubuh manusia, radiasi, dan jumlah psikologi yang berada jauh dari Bumi - menjadi semakin ketara ketika berhadapan dengan pangkalan kekal. Untuk mengatasi hal ini, jurutera awam Marco Peroni menawarkan cadangan untuk pangkalan Martian modular (dan kapal angkasa untuk menyampaikannya) yang akan memungkinkan penjajahan Marikh sambil melindungi penduduknya dengan pelindung radiasi buatan.
Peroni mengemukakan cadangan ini di 2018 American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) SPACE and Astronautics Forum and Exposition, yang berlangsung dari 17 hingga 19 September di Orlando, Florida. Pembentangan itu adalah salah satu dari beberapa yang berlangsung pada hari Rabu, 19 September, bertemakan "Mars Mission Architectures".
Secara sederhana, idea menjajah Marikh (atau di mana sahaja di Sistem Suria) menghadirkan banyak cabaran - baik fizikal dan psikologi. Bagi Planet Merah, ini termasuk suasananya yang tipis dan tidak dapat bernafas, persekitarannya yang sangat sejuk, dan fakta bahawa ia tidak mempunyai medan magnet. Perkara terakhir inilah yang sangat mencabar kerana mana-mana penjajah masa depan perlu dilindungi dari sejumlah besar radiasi.
Ringkasnya, jumlah radiasi rata-rata yang terdedah kepada manusia di Bumi mencapai sekitar 3.6 milliSieverts (mSv) setahun, yang berkat atmosfera padat Bumi dan medan magnet pelindung. Secara semula jadi, ini bermaksud angkasawan dan orang yang menjelajah ke luar Bumi terdedah kepada jumlah radiasi suria dan kosmik yang jauh lebih tinggi.
Untuk memastikan kesihatan dan keselamatan angkasawan, NASA telah menetapkan had atas 500 mSv per tahun atau 2000 hingga 4000 mSv (bergantung pada usia dan jantina) sepanjang perjalanan angkasawan. Namun, Peroni menganggarkan bahawa bergantung pada berapa lama mereka menghabiskan waktu di dalam rumah, jumlah radiasi rata-rata yang akan didedahkan oleh peneroka di Mars adalah sekitar 740 mSv per tahun. Seperti yang dijelaskan oleh Peroni kepada Space Magazine melalui e-mel:
“Jumlah bahan untuk pelindung yang berkesan mungkin jauh melebihi yang dapat dilakukan untuk kebanyakan aplikasi aeroangkasa. Dinding aluminium ISS, misalnya, setebal 7 mm dan berkesan di LEO, tetapi tidak mungkin pelindung seperti itu cukup di ruang antarplanet, di mana mereka bahkan dapat meningkatkan dos yang diserap kecuali menebal secara substansial. "
Untuk mengatasi ancaman ini, cadangan sebelumnya telah mengesyorkan membina pangkalan dengan lapisan tanah Martian yang tebal - dalam beberapa kes, bergantung pada pencetakan dan pencetakan 3D untuk membuat dinding luar seramik yang keras - dan tempat perlindungan kecemasan sekiranya berlaku ribut matahari. Cadangan lain telah mencadangkan pangkalan bangunan di tiub lava stabil untuk menyediakan pelindung semula jadi. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh Peroni, ini membahayakan bahaya mereka sendiri.
Ini termasuk jumlah bahan yang diperlukan untuk membuat dinding perisai yang berkesan dan ancaman claustrophobia. Seperti yang dijelaskannya:
"Kajian NASA mendapati bahawa stesen angkasa besar atau habitat memerlukan pelindung 4 t / m2 dari martian regolith (memandangkan ketumpatannya antara 1,000 kg / m3 di permukaan hingga 2,000 kg / m3 pada kedalaman beberapa cm, ini sesuai dengan ketebalan 2 m, atau kurang jika bahan dipadatkan [dengan] disinter oleh laser), untuk mencapai kadar dos efektif 2.5 mSv / y…
"Tempat perlindungan bawah tanah boleh digunakan juga sebagai tempat tidur dan untuk semua kegiatan di mana tidak perlu mencari di luar (seperti melihat video atau menikmati hiburan lain), tetapi selalu tinggal di struktur bawah tanah boleh membahayakan kesihatan psikologi penjajah (claustrophobia), menurun juga kemampuan mereka untuk menilai jarak ketika berada di luar pos (kesukaran melakukan tugas EVA) dan mungkin sangat buruk sekiranya salah satu aktiviti dari pos tersebut adalah pelancongan angkasa. Masalah lain ialah pembinaan rumah hijau, yang seharusnya membiarkan cahaya dari Matahari masuk untuk menghidupkan mekanisme biologi tanaman. "
Sebagai alternatif, Peroni mencadangkan reka bentuk untuk pangkalan yang akan memberikan pelindungnya sendiri sambil memaksimumkan akses ke lanskap Martian. Pangkalan ini akan diangkut ke Mars di atas kapal dengan inti berbentuk sfera (berukuran sekitar 300 meter (984 kaki) dengan diameter) di mana modul dasar heksagon akan disusun. Sebagai alternatif, Peroni dan rakan-rakannya mengesyorkan membuat teras silinder untuk menempatkan modul.
Kapal angkasa ini akan mengangkut modul dan penduduk dari Bumi (atau orbit cis-lunar) dan akan dilindungi oleh jenis perisai magnet buatan yang sama yang digunakan untuk melindungi koloni. Ini akan dihasilkan oleh rangkaian kabel elektrik yang akan menyelimuti struktur kapal. Semasa perjalanan, kapal angkasa juga akan berputar di sekitar paksi pusatnya pada kadar 1.5 putaran seminit untuk menghasilkan daya graviti sekitar 0.8 g.
Ini akan memastikan bahawa angkasawan tiba di orbit sekitar Marikh tanpa mengalami kesan degeneratif dari pendedahan kepada mikrograviti - yang meliputi kehilangan kepadatan otot dan tulang, penglihatan yang terganggu, penurunan sistem imun dan fungsi organ. Seperti yang dijelaskan oleh Peroni:
"Di sempadan" sfera perjalanan "akan ada sistem pendorong yang diperlukan untuk pelayaran dan putaran kontemporari kapal angkasa, untuk menghasilkan graviti buatan semasa perjalanan pergi balik. Kapal angkasa ini telah dikembangkan untuk mengintegrasikan elemen kapal dengan struktur yang lebih baik. Struktur galas sfera, yang membentuk badan kapal, dibentuk oleh diagrid heksagon dan pentagonal dan oleh itu lebih mudah untuk menghubungkan dan mengagregat modul, yang mempunyai bentuk yang serupa. "
Setelah berada di orbit Martian, sfera kapal akan berhenti berputar untuk membolehkan setiap elemen melepaskan dan mula turun ke permukaan Martian, menggunakan sistem parasut, pendorong dan rintangan udara untuk melambatkan dan mendarat. Setiap modul akan dilengkapi dengan empat kaki bermotor yang membolehkan mereka bergerak di permukaan dan bersambung dengan modul tempat tinggal yang lain sebaik sahaja tiba.
Secara beransur-ansur, modul akan menyusun diri mereka dalam konfigurasi sfera di bawah radas berbentuk toroid. Sama seperti yang melindungi kapal angkasa, alat ini akan dibuat dari kabel elektrik voltan tinggi yang menghasilkan medan elektromagnetik untuk melindungi modul dari sinaran kosmik dan suria. Kapal angkasa (seperti BFR yang dicadangkan SpaceX) juga dapat berlepas dari teras pusat kapal, membawa peneroka masa depan ke planet ini.
Untuk menentukan keberkesanan konsep mereka, Peroni dan rakannya melakukan pengiraan berangka dan eksperimen makmal menggunakan model skala (ditunjukkan di bawah). Dari ini, mereka menentukan bahawa alat tersebut mampu menghasilkan medan magnet luaran Tesla 4/5, yang cukup untuk menjaga keselamatan penduduk dari sinar kosmik yang berbahaya.
Pada masa yang sama, alat ini menghasilkan medan magnet hampir nol di dalam radas, yang bermaksud ia tidak akan mendedahkan penduduk kepada radiasi elektromagnetik - dan oleh itu tidak menimbulkan bahaya kepada mereka. Setiap modul, menurut cadangan Peroni, akan berbentuk heksagon, berukuran 20 m (65,6 kaki) diameter, dan akan memiliki ruang menegak yang cukup di dalamnya untuk membentuk ruang yang dapat dihuni.
Setiap modul akan ketinggian sekitar 5 m (16.5 kaki) di atas permukaan tanah (menggunakan kaki bermotor mereka) untuk membolehkan angin Martian meletus semasa ribut pasir dan mencegah pengumpulan pasir di sekitar modul. Ini akan memastikan bahawa pandangan dari dalam modul, komponen utama untuk reka bentuk Peroni, tidak terhalang.
Sebenarnya, cadangan Peroni meminta agar pangkalan terbuka sebisa mungkin ke lanskap sekitarnya melalui tingkap dan peti besi langit, yang akan membiarkan penduduk merasa lebih dekat dengan persekitaran dan mencegah perasaan terasing dan sesak. Setiap modul mempunyai berat sekitar 40-50 metrik tan (44-55 tan AS) di Bumi - yang berfungsi hingga 15-19 tan (16,5-21 tan AS) di graviti Mars.
Beberapa berat awal termasuk bahan bakar yang diperlukan untuk turun, yang akan ditumpahkan selama turun dan berarti habitatnya lebih ringan setelah mencapai permukaan Mars. Seperti reka bentuk yang serupa, setiap modul akan dibezakan mengikut fungsinya, dengan beberapa berfungsi sebagai tempat tidur dan lain-lain kemudahan rekreasi, ruang hijau, makmal, bengkel, kitar semula air, dan kemudahan sanitasi, dll.
Sentuhan terakhir adalah pembinaan "paksi teknologi", terowong yang dapat dilalui yang dibangun di atas tanah di mana bateri, panel fotovoltaik, dan reaktor nuklear kecil akan ditempatkan. Ini akan memenuhi keperluan elektrik asas, termasuk daya yang diperlukan untuk mengekalkan medan magnet. Elemen lain boleh merangkumi garaj dan gudang untuk kenderaan eksplorasi, serta sebuah balai cerap astronomi.
Cadangan ini serupa dengan banyak cara dengan konsep Solenoid Moon-base yang dibentangkan oleh Peroni pada Forum dan Pameran Angkasa dan Astronautik AIAA sekurang-kurangnya tahun ini. Pada kesempatan ini, Peroni mengusulkan untuk membangun sebuah pangkalan bulan yang terdiri dari kubah lutsinar yang akan tertutup di dalam struktur berbentuk toroid yang terdiri dari kabel voltan tinggi.
Dalam kedua kes tersebut, habitat yang dicadangkan adalah untuk memastikan keperluan penghuninya - yang merangkumi bukan sahaja keselamatan fizikal mereka tetapi juga kesejahteraan psikologi mereka. Melihat ke masa depan, Peroni berharap bahawa cadangannya akan mendorong lebih banyak perbincangan dan penyelidikan mengenai cabaran tertentu dalam membangun pangkalan di luar dunia. Dia juga berharap dapat melihat konsep yang lebih inovatif yang dirancang untuk menangani perkara ini.
"Penyelidikan awal ini dapat mendorong pengembangan teori-teori ini di masa depan dan kajian yang lebih mendalam mengenai tema dan topik yang dibahas dalam sumbangan ini, bahawa, mengapa tidak, di masa depan akan [membolehkan] manusia merealisasikan impian hidup di Marikh untuk jangka masa panjang tanpa perlu dikurung di bawah sangkar logam berat atau gua batu gelap, ”katanya.
Jelas bahawa setiap penempatan yang dibina di Bulan, Marikh, atau di luarnya di masa depan haruslah cukup mandiri - menghasilkan makanan, air, dan bahan binaan mereka sendiri di tempat. Pada masa yang sama, proses ini dan tindakan kehidupan seharian akan sangat bergantung pada teknologi. Pada generasi yang akan datang, Mars mungkin menjadi tempat pembuktian di mana kaedah kita untuk hidup di planet lain diuji dan diperiksa.
Sebelum kita mula menghantar manusia ke Planet Merah, kita perlu memastikan kita mengemukakan kaedah terbaik kita. Dan pastikan untuk melihat video asas modul ini yang disebarkan ke Marikh dari angkasa, dengan ihsan dari Marco Peroni Ingegneria:
