Dalam tempoh penerokaan ruang angkasa yang menarik tetapi mencabar ini, masanya semakin hampir untuk konsep reka bentuk serius untuk habitat pertama yang akan dibina di lanskap bulan. Dalam artikel sebelumnya, kami telah mengkaji bahaya yang berkaitan dengan usaha seperti itu, kami telah melihat struktur yang ada untuk kami, bahkan kami telah memperincikan struktur seperti hangar tertentu yang mungkin menggunakan bahan lombong tempatan. Sekarang, kita melihat kemungkinan elemen infrastruktur yang diperlukan untuk menyokong koloni yang layak di Bulan. Florian Ruess, seorang jurutera struktur yang mengusahakan masa depan habitat di persekitaran yang melampau, juga meluangkan masa dengan Space Magazine untuk memberikan pendapatnya mengenai masa depan manusia di tanah bulan…
Bayangkan cuba membina struktur di permukaan Bulan. Dua halangan terbesar yang akan dihadapi oleh peneroka bulan pertama adalah graviti yang sangat rendah dan debu halus yang menyebabkan pelbagai masalah pembinaan. Walaupun nampaknya habitat pertama akan dibina dengan proses automatik sebelum manusia menjejakkan kaki ke bulan, fabrikasi infrastruktur penempatan akan menjadi perhatian utama para jurutera sehingga pembinaan dapat dibuat seefisien mungkin.
Infrastruktur akan menjadi salah satu faktor terpenting mengenai perancang misi. Bagaimana bahan binaan akan dibuat? Bagaimana bahan dibekalkan kepada pekerja pembinaan? Bagaimana air dan makanan berharga akan dibekalkan ke koloni lunar yang masih baru? Bolehkah bekalan kenderaan pergi dari A ke B dengan sedikit usaha?
Contoh bersejarah mengenai keberkesanan infrastruktur pengangkutan yang cekap dapat dilihat dalam penyatuan bandar di sekitar sungai (secara tradisional cara terpantas untuk mengangkut orang dan bahan ke suatu negara). Terusan berperanan dalam menghidupkan kota semasa Revolusi Perindustrian di UK pada akhir abad ke-18. Ketika landasan kereta api menghubungkan Timur dan Barat Amerika Utara pada separuh terakhir abad ke-19, percepatan pertumbuhan penduduk dialami oleh orang-orang yang mencabut dan "membuat homestead" tanah pertanian yang baru dan mudah diakses. Selama 50 tahun terakhir, "Efek jalan raya California Selatan" bertanggung jawab atas percambahan stesen minyak, restoran, kedai, diikuti oleh kawasan perumahan untuk pekerja - akhirnya seluruh bandar dan kota didasarkan pada kemudahan akses untuk pengangkutan.
Penjajahan Bulan dan Marikh di masa depan kemungkinan besar berdasarkan prinsip yang serupa; kejayaan penyelesaian bulan sangat bergantung kepada kecekapan struktur pengangkutan.
Nampaknya sebahagian besar pengangkutan di sekitar Bulan akan bergantung pada kaedah beroda, mengikuti kenderaan darat dan mencuba "Moon buggies" dari misi Apollo pada tahun 1960-an dan 70-an. Terdapat beberapa kelemahan yang ketara. Mengatasi masalah ini, Florian Ruess, jurutera struktur dan kolaborator dengan Haym Benaroya (yang terbitan artikel ini) menunjukkan beberapa masalah dengan mod pengangkutan ini:
“Untuk misi apa pun, selalu memerlukan keperluan pengangkutan individu dan jalan penyelesaian yang jelas adalah kenderaan beroda. Tetapi ada beberapa masalah serius dengan penyelesaian ini:
- Pengurangan daya tarikan. 1/6 graviti dan tanah bulan menjadikan daya tarikan menjadi masalah sama seperti Roh dan Peluang [Mars Explorasi Rovers] seseorang dapat tersekat dengan mudah atau memerlukan banyak kekuatan untuk berkeliling.
- Habuk. Pengalaman Apollo menunjukkan bahawa banyak debu diangkat oleh kenderaan beroda. Debu ini berbahaya bagi mesin dan manusia semasa menghirup.”
- Florian Ruess (komunikasi peribadi)
Oleh itu, berkeliling dalam "dune buggy" yang dimodifikasi mungkin bukan jawapan untuk pangkalan Bulan yang sudah mapan, beberapa bentuk infrastruktur jalan diperlukan jika pengangkutan beroda digunakan.
Mengganggu habuk di permukaan bulan jauh dari masalah kecil. Dari pengalaman NASA dengan misi Apollo, sejauh ini penyumbang terbesar penghasilan habuk adalah pelepasan dan pendaratan modul lunar. 50% regolith lebih kecil daripada pasir halus dan kira-kira 20% lebih kecil daripada 0.02mm "berdebu" yang mengekalkan cetakan but pertama Neil Armstrong. Komponen regolith inilah yang boleh menyebabkan pelbagai masalah mekanikal dan kesihatan:
- Kerosakan penglihatan
- Pembacaan instrumen yang tidak betul
- Lapisan habuk
- Kehilangan daya tarikan
- Penyumbatan mekanisme
- Lelasan
- Masalah kawalan terma
- Kegagalan meterai
- Penyedutan
Oleh itu, nampak jelas bahawa penciptaan debu harus dilakukan dengan minimum kerana faktor ini boleh menjadi halangan besar bagi infrastruktur penempatan.
Jalan raya adalah jawapan yang tepat untuk koloni lunar baru. Mereka akan memberikan kenderaan beroda dengan daya tarikan yang sangat diperlukan (dengan itu memberi kesan mengetuk dengan kecekapan bahan bakar kenderaan) dan dapat mengurangkan jumlah penggantungan debu, terutama jika permukaan jalan dinaikkan di atas regolit di sekitarnya. Jalan raya, bagaimanapun, mempunyai kekurangannya. Ia sangat mahal dan mungkin sukar dibina. Menggabungkan regolith untuk membentuk permukaan yang sulit mungkin merupakan jawaban, tetapi seperti yang ditunjukkan oleh Ruess, "... ini memerlukan tenaga yang sangat besar, yang tidak dapat diberikan oleh tenaga surya saja." Oleh itu, bentuk tenaga alternatif diperlukan untuk melakukan pembinaan sedemikian.
Walaupun pembinaan jalan raya sangat diinginkan, ia tidak mungkin dilakukan, sekurang-kurangnya pada tahap awal pengembangan penempatan bulan. Salah satu perkembangan yang muncul dalam pengangkutan ruang alternatif adalah kaedah lepas landas dan mendarat secara menegak, tetapi seperti yang dinyatakan sebelumnya, lepas landas dan pendaratan bertenaga roket menghasilkan sejumlah besar debu. Tetapi sekiranya terdapat banyak pangkalan di Bulan, ini mungkin kemungkinan, "... banyak orang mengesyorkan penyelesaian yang berbeza untuk laluan yang akan sering digunakan seperti pergi dari landasan ke penempatan atau dari satu penempatan ke penempatan berikutnya," Ruess menambah.
Penyelesaian lain adalah bentuk pengangkutan yang mapan. Menghindarkan kontak dengan permukaan sepenuhnya, sehingga mengurangkan habuk dan mengelakkan halangan, kereta kabel lunar mungkin merupakan kemungkinan yang baik. Nampaknya rangkaian pengangkutan kereta kabel seperti ini akan sangat berkesan. "Jangkauan yang sangat besar dapat dilakukan di Bulan dan oleh itu kos infrastruktur tidak terlalu tinggi," Ruess menunjukkan. Kemungkinan ini dipertimbangkan secara serius oleh perancang penyelesaian bulan.
Mengimbas kembali artikel-artikel sebelumnya dalam siri ini, Florian Ruess memberi komen mengenai sama ada pangkalan bulan boleh bergerak dan menunjukkan beberapa kesukaran yang teruk yang dihadapi oleh perancang penyelesaian sekiranya bahan penambangan tempatan digunakan:
“Saya bukan peminat asas mudah alih. Sistem seperti ini yang merangkumi penjanaan tenaga, komunikasi dan terutamanya perlindungan meteoroid dan radiasi jangka panjang sepertinya tidak dapat dilaksanakan oleh saya. Tetapi kenderaan beroda boleh menjadi reka bentuk bertekanan yang mampu melayani misi sains selama beberapa hari. Ini akan menjadi penyelesaian yang baik untuk memperluas kemampuan pangkalan tetap.
“Bahan tempatan adalah masalah penting tetapi sukar. Penyelidikan saya setakat ini menunjukkan bahawa hanya setelah kehadiran tertentu dibuat dan pengalaman dengan masalah dan bahan bulan diperoleh, kita akan dapat berani dan membina habitat dari bahan tempatan. Tentunya tidak sebelum manusia menjejakkan kaki ke Bulan. Dan sila lupakan konkrit lunar yang banyak disebut! Terdapat begitu banyak peragaan untuk bahan khayalan ini sehingga saya tidak mahu mula menyebutnya. Satu-satunya aplikasi bahan tempatan awal yang saya lihat ialah perlindungan meteoroid dan radiasi menggunakan regolith sebagai bahan pelindung.”
- Membina Pangkalan Bulan: Bahagian 1 - Cabaran dan Bahaya
- Membina Pangkalan Bulan: Bahagian 2 - Konsep Habitat
- Membina Pangkalan Bulan: Bahagian 3 - Reka Bentuk Struktur
- Membina Pangkalan Bulan: Bahagian 4 - Infrastruktur dan Pengangkutan
"Membangun Pangkalan Bulan" didasarkan pada penelitian oleh Haym Benaroya dan Leonhard Bernold ("Kejuruteraan pangkalan bulan“)
Ditambah lagi wawancara eksklusif dengan Florian Ruess, jurutera struktur habitat ekstrem dan pengasas Habitats for Extreme Environments - HE2
-Florian Ruess, komunikasi peribadi.
Terima kasih banyak kepada Florian Ruess kerana meluangkan masa dalam menyumbang artikel ini. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai pekerjaannya dan reka bentuk habitat persekitaran ekstrem, kunjungi laman webnya di: HE-squared.com.
Untuk maklumat lebih lanjut mengenai masa depan penyelesaian bulan, lihat Persatuan Bulan dan sumber kolaborasi, Lunarpedia.
