Небоскрёбы Марса

3В закладки
Can SpaceX's Starship Really Take Us To Mars? | by Will Lockett | Predict |  Medium
Небоскрёбы Марса

Важнейшим элементом любой колонии является жилое пространство, которым та, просто, обязана обладать. Но, как построить это самое жилое пространство, да ещё и на такой планете, как Марс? И что делать, если тебе нужно много пространства? Да, сегодня мы рассмотрим варианты того, как SpaceX может создать достаточно крупную колонию, в кротчайшие сроки.

Внешние условия

Все мы знаем, что на Марсе достаточно неблагоприятные внешние условия:

Нет кислорода, которым мы могли бы спокойно дышать, нет воды, которую мы могли бы легко добыть. Само собой, прибавим сюда постоянные температурные колебания, разряженность атмосферы и радиацию.

На Марсе бывает тепло и холодно. Очень холодно! Средняя температура на Марсе равна -60 °С. Летом температура может доходить до +20 °С, а зимой опускаться до -125 °С (на полюсах до -170 °С). Это невероятно суровые условия для всего, что существует на Земле.

Само собой, уже на основе данных условий, мы можем начать формировать наше представление о том, каким должно быть марсианское жилище. Какие у него будут особенности и какие варианты решения тех или иных проблем мы сможем применить. Итак, по порядку:

Температура

Как согреть замерзшего человека в полевых условиях? | ВКонтакте
Когда летом не заплатил за отопление, живя на Марсе

Про неё забывают во многих фантастических фильмах современности. Но она на Марсе очень непостоянная. Конечно же, + 20 летом – это хорошо. Но -125 зимой уже подталкивает нас к тому, чтобы основательно запастись теплоизоляцией. Само собой, при условии достаточной теплоизоляции внутренние системы термоконтроля позволят сохранять оптимальную температуру.

Кислород и вода

Ficheiro:Phoenix Ice.jpg – Wikipédia, a enciclopédia livre
Лёд на Марсе

Кислород на Марсе — это ресурс, который дороже любого золота на Земле. Нужно понимать, что в условиях непостоянного снабжения, возможной непредвиденной ситуации или задержек снабжения, кислород достать будет не откуда. Да, его можно добывать из льда, но лёд ещё нужно найти, а после растопить и электролизом получить из воды кислород. Само собой, Марсианский лёд – это научная загадка. Нет, процессы образования льда, учёные прекрасно знают, но никто не знает, что он может в себе скрывать. Многие учёные полагают, что когда-то на Марсе была жидкая вода. Об этом свидетельствуют следы рек и озёр на его поверхности. Вероятность того, что там когда-то была жизнь (даже в примитивной форме) достаточно высока. К чему это я? К тому, что мало кто хочет подышать какой-нибудь Марсианской формой жизни, которая мало того, что представляет огромный интерес науке, но может и убить всех колонистов. Да, и инопланетную диарею отхватить не каждый колонист хочет. Вирусы способны жить в любых условиях: в кислоте, космосе, холоде и т.д. Даже сейчас, учёные находят в ледниках древние вирусы, которые легко сохраняются во льдах на тысячи и миллионы лет. Предпочтительно не использовать местную водичку и кислород, на начальных этапах колонизации другой планеты.

Вообщем-то, запасы воды и кислорода должны быть достаточно большими, чтобы был запас на все случае жизни.

Радиация

Защита от радиации – это невероятно важный параметр, для любого колониста, планирующего дожить до старости. Многие (в силу того, что не интересуются темой) полагают, что радиация всех там уничтожит, а двуногие такие глупые, что не знают, как от неё защититься. Но… Спешу огорчить! Пара метров Марсианского грунта — это достаточное решения, для того чтобы сделать внутренний радиационный фон базы безопасным. Другое дело, что с внешними скафандрами и транспортом такое не сработает. Для долговременной колонии придётся, либо строить крытые почвой дороги, либо копать тоннели. Причём, если быть честным, не особо понятно, что проще – выкопать тоннель или выкопать яму, после чего положить сверху несущие конструкции, заваленные грунтом. Думаю, что о плюсах и минусах того или иного решения можно будет судить только на месте. Хотя… Я склоняюсь ко второму варианту.

Основы конструкций

Марсианские колонии пытались представить и проработать уже не одно поколение людей. Видение их может быть различным. К примеру, в некоторых подобных проектах подразумевают использование надувных конструкций, которые обладают отличными возможностями к транспортировке, но не способны выдерживать серьёзные нагрузки.

Илон Маск демонстрирует ракету-прототип Mars Starship » Android-Robot
На фоне можно заметить надувные модули, частично закопанные в грунт

Думаю, проблема подобных конструкций очевидна – в случае непредвиденной ситуации, всё это дело будет достаточно хрупким и не очень безопасным, из чего бы ткань там не шили. Даже бронежилет можно порвать или порезать, если постараться.

Вариантов различных ситуаций может быть уйма: от столкновения с транспортом, до небольшого взрыва внутри. Даже на маленьких производствах бывает так, что кто-то не справляется с управлением простых транспортных средств. Надеяться на то, что в крупной колонии, у нас будут одни водители Формулы-1 и не будет никаких поломок транспорта на ходу – глупо. Точно также, как и думать, что разгерметизация, к примеру, какого-нибудь баллона с кислородом или иным газом невозможна. Такие конструкции подобные неприятности пережить не способны. Во всяком случае, без сотни тонн везения.

Модульные конструкции жёсткого типа

Колония из цельных блоков — это более безопасное решение, хотя, те занимают больше места в грузовых отсеках кораблей и ракет-носителей.

Однако, это компенсируются отсутствием необходимости переживать из-за того, что какой-нибудь автоматический бульдозер наедет на саму конструкцию, когда будет её закапывать. Или столкнётся/заденет надувную часть. Большая жёсткость позволит увеличить нагрузку на крышу, если данная процедура понадобится. Либо сделать над тем местом надстройку, изначально не предусмотренную.

Откуда и зачем на Марсе небоскрёбы?

Почему же именно небоскрёбы, а не привычные всем подповерхностные базы?

Ну… Тут всё просто — экономия. Марс – это дело расточительное. И, если можно сэкономить, без риска снижения безопасности и удобств для колонистов, то лучше это сделать. Никто из колонистов, явно, не откажется от дополнительного рейса снабжения.

Так, что же это за небоскрёбы такие?

SpaceX Starship on launch pad by William Falconer-Beach | human Mars
Летающий небоскрёб, готовящийся к полёту

Как можно было догадаться по первой картинке статьи, это переделанные под часть базы корабли Starship. После недавнего твита Маска о том, что конструкция кораблей не позволит укладывать их на бок, многие расстроились. Однако, мне пришла в голову другая мысль, как использовать грузовые Старшипы, для строительства базы.

Первая миссия подразумевает доставку беспилотных средств построения базы, а также испытание возможностей дозаправки кораблей топливом, сделанным из местных ресурсов и, собственно, определение объёма этих самых ресурсов.

Очевидно, что не все корабли первой беспилотной экспедиции отправятся обратно. Для проверки системы хватит и одного корабля. Остальные останутся на Марсе, до самого прилёта первой пилотируемой миссии.

Не использовать 50 метровые бочки, когда каждый грамм металла важен – преступление! Само собой, грузовые Starship не сильно предназначены для жизни в них людей, однако, это дело поправимое. Достаточно будет раскладных конструкций, которые обеспечат нам несколько этажей в грузовом отсеке. В сложенном состоянии они никак не будут препятствовать погрузке и разгрузке груза, а после того, как весь груз будет выгружен, конструкции могут разложиться, образовав несколько складных этажей, которые по прилёту колонистов станут монолитной конструкцией. Если внешний корпус транспортников не будет способен к обеспечению герметичности, то раскладные конструкции можно обтянуть обшивкой гибкого типа (ткань или множественные секции, похожих по физическим свойствам материалов).

Bigelow Aerospace — Википедия
Модули Bigelow Aerospace
Модуль Bigelow Aerospace в составе МКС

Подобные модули уже давно не фантастика: они существуют в реальности. Однако, важным отличием от построения такого же модуля на поверхности является то, что наш модуль располагается внутри готовой несущей конструкции, представленной в виде корабля Starship.

Конечно же, с прибытием пилотируемой экспедиции в модуле начнётся настоящая возня, ибо нужно будет завести много мебели и систем. Система жизнеобеспечения, к примеру, может лететь сразу с грузовым кораблём. А во вот электропроводку и различные личные комнаты лучше оформлять и формировать на месте.

Верхний грузовой отсек сможет полностью использоваться, в качестве жилого, а топливные баки можно будет очистить или использовать, как склад или гараж. Автоген и внешние опорные конструкции творят чудеса.

Что ж, если внутренний модуль решает проблему термоизоляции, а нижние баки решают проблему хранения большого числа кислорода и воды, то проблему радиации они не решают. Образовать «щит» из воды, как это планируют сделать в главном жилом отсеке Starship, не получится. Тут на помощь колонистам приходит другое решение.

Так может выглядеть результат проекта MARSHA от AI SpaceFactory
Презентация проекта

Строго говоря, я не фанат идеи печати жилых помещений на месте. По причине того, что внутри напечатанного будет много песка, да и сам Марс может преподнести сюрприз. Чего стоит пылевая буря. Печать здания будет идти очень медленно, а сама площадка будет не защищена от внешних воздействий. Не лучшая идея, когда в ваших резервуарах с водой плескается занесённый бурей песок. Эту воду мало того, что будут пить колонисты, так ещё и песок сможет оседать на фильтрах, существенно повышая расход таковых. В следствии этого, прибавиться и проблем по очисткой поверхностей оборудования, служащего для получения кислорода электролизом.

Однако, для постройки внешних конструкций данная технология идеальна. Проекты печати несущих конструкций и радиационных шелтеров из местного грунта уже существуют и являются достаточно перспективными.

Напечатанный слой спёкшегося грунта толщиной в пару метров позволит не только создать надёжную внешнюю конструкцию, которая будет способна обойтись без герметизации раскладной жилой платформы внутри грузового отсека (так как несущая наружная стена позволит надёжно герметизировать грузовой отсек, а также обойтись встроенным в корпус шлюзом – для полной герметизации и замены марсианской атмосферы на необходимую колонистам усилиями системы жизнеобеспечения), но и создать внешние конструкции, по типу интегрированных лестниц или крытых проходов между «небоскрёбами».

Однако, у данного способа есть и альтернатива.

Точно также, как и для многих других проектов, для данных «небоскрёбов», можно будет использовать самый обычный грунт. Привезя на Марс оборудование для раскопок, можно будет выкопать 50-метровый котлован, в который при помощи специальной машины можно будет установить грузовой корабль. Той же самой машины, что используется для перевозки прототипов серии SN к стартовому столу. Только подготовленной к условиям транспортировки и использования на Марсе (а также со способностями крана).

После чего, проложив тоннель к герметичному шлюзу, можно будет закопать всю эту конструкцию. Однако, данный способ достаточно расточителен, так как требует копать на целые 50 метров. 50 метров полностью замёрзшего грунта… К тому же, конструкция корабля не рассчитана на боковые нагрузки и давление почвы, что потребует создания защитного слоя, при помощи 3D печати. И тут уже встаёт вопрос о том, зачем делать тоже самое, но при этом, с большим числом вспомогательной техники, большими затратами и рисками…

На фоне этой и других идей, вариант со строительством «небоскрёбов», выглядит предпочтительнее.

Будут-ли небоскрёбы на Марсе?

По факту, данный метод строительства позволяет нам быстро выстраивать обитаемые и технические конструкции, чистые и надёжные, обладающие достаточно большим объёмом. Кратно большим, чем может нам предложить любой другой реалистичный проект создания зданий колонии на Марсе.

Wallpaper surface, photo, planet, Mars, relief images for desktop, section  космос - download
Марс

А что вы думаете по предложенному мною методу?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

13
Войдите, чтобы видеть ещё 130 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Эллен Рипли
Вечность назад

> переделанные под часть базы корабли Starship. ОК...  А если использовать Cтаршипы как начальные элементы баз - просто обнести Старшипы вокруг стенками с помощью 3-Д принтеров, используя баки Старшипа как накопители воды и кислорода... Тут тебе все - у жесткая конструкция, защитившая людей во время перелета, и необходимые емкости, и тд...  И те же "небоскребы"... и закапывать ненадо.

Весёлый Илон
Вечность назад

Кстати проглядев комменты не увидел 2 вполне себе вменяемых варианта:

  • "рыть" котлован вполне можно и буровзрывным методом (сверлим/закладываем/подрываем) - только перед подрывом желательно не стоять на месте подрыва
  • использовать "тканевые" контейнеры - наподие мешков HESCO для создания внешней "обваловки" модулей, засыпав них тот же грунт.
Оба этих метода используюся в полный рост в военной инеженерии и позволяют быстро сооружать опорные пункты.

Starman
Вечность назад

> Поэтому вероятность того, что там когда-то была жизнь (даже в примитивной форме) достаточно высока. К чему это я? К тому, что мало кто хочет подышать какой-нибудь марсианской формой жизни, которая мало того, что представляет огромный интерес науке, так и может переубивать всех колонистов. > Даже сейчас учёные находят в ледниках древние вирусы, которые легко сохраняются во льдах на тысячи и миллионы лет. Тысячи и миллионы, но не миллиарды. Причём это в земных, благоприятных для жизни, условиях. На Марсе, с его куда как более сильной радиацией, да ещё пролежав минимум пару миллиардов лет, никакой вирус не сохранится. Кроме того, вирусы (да и болезнетворные бактерии), как известно, поражают только определённый класс живых существ. В частности все вирусы и бактерии возрастом в миллионы лет, которые находили на Земле, были полностью безопасны для человека: они появились раньше, чем люди, а потому просто "не знают", как атаковать людей. Марсианские же микробы тем более не будут "совместимы" с человеком. Не факт, что у них даже хиральность с нашей совпадёт. > Причём, если быть честным, не особо понятно, что проще – выкопать тоннель, или выкопать яму и положить сверху несущие конструкции, заваленные грунтом. Второе - это один из вариантов первого. Да-да: тоннели часто строят путём копания ямы с поверхности. Вот прямо сейчас рядом с моим домом так строят новую ветку метро. И если нам нужно неглубокое залегание, да ещё домов сверху нет (метро так строят под автомобильными дорогами), то такой метод однозначно намного проще и дешевле. Однако в случае Марса однозначно проще не копать, а сделать крытый путь над поверхностью, который сверху присыпать грунтом. > Надеяться, что в крупной колонии у нас будут одни водители Формулы-1 и не будет никаких поломок транспорта на ходу – глупо. Точно также, как и думать, что разгерметизация, к примеру, какого-нибудь баллона с кислородом или иным газом – невозможна. Такие конструкции подобные неприятности пережить не способны. Ещё как способны. Более того, надувные конструкции даже более устойчивы к столкновениям и взрывам! Если марсоход врежется в металлическую стену, то он может создать в ней трещину. Надувная же конструкция сомнётся, поглотив удар, и потом спокойно распрямится назад, т.к. её материал легко гнётся. Со взрывом аналогично: надувная конструкция может несколько растянуться и потом сжаться назад без последствий, а вот металлическая так не умеет. С чем у надувной конструкции плохо, так это с острыми предметами. Но это весьма условное "плохо": попробуйте как-нибудь проткнуть боковину автомобильного колеса кухонным ножом. Не то, чтобы это было невозможно, но вам придётся не мало постараться... Если надувной модуль присыпан сверху грунтом, то, очевидно, прорезать его снаружи ничего не сможет. Изнутри, конечно, повреждение возможно, но через прокол воздух будет выходить медленно (как из-за отношения площади отверстия к объёму помещения, так и из-за сопротивления находящегося снаружи грунта), а починить его проще простого: тупо скотчем залепить.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.