«Марсианский иглу»: NASA работает над концепцией ледяного дома на Красной планете

Когда астронавты ступят на Марс, они могут задержаться на месяцы, а не дни, как это было во времена миссии Аполлон к Луне. Поверхность планеты подвергается воздействию экстремальных температур и атмосфера не справляется с защитой от высокоэнергетической радиации. Исследователям понадобятся убежища для эффективной защиты от жестокой внешней среды Марса и безопасное место, называемое домом.

Научные сотрудники Исследовательского центра НАСА Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, для создания дома на Марсе выбрали достаточно неожиданный материал: лед.

Визуализация концепции ледяного дома на Марсе Credits: NASA/Clouds AO/SEArch

Для работы над предложенной концепцией под названием “Марсианский ледяной купол” группа экспертов из НАСА и инициативных промышленных дизайнеров и архитекторов прибыли в Студию инженерного дизайна Лэнгли. Проект был выбран на конкурсной основе Центром фонда инноваций программы Space Technology Mission Directorate’s (STMD) для стимулирования творчества и инноваций в центрах НАСА по решению технологических задач. Это лишь одна из множества возможных концепций прочного жилья на Красной планете в планируемой НАСА миссии на Марс.

«После дня определения потребностей, целей и препятствий мы быстро рассмотрели множество сумасшедших, оригинальных идей и в конце концов сошлись на нынешнем дизайне Ледяного дома, который является самым разумным решением», рассказал старший системный инженер Лэнгли Кевин Випавец, координатор разработки дизайна.

Ученым из Лэнгли помогла команда Space Exploration Architecture в сотрудничестве с Clouds Architecture Office, которая выиграла первое место в конкурсе NASA Centennial Challenge, за создание 3D-печатного жилого модуля («Марсианский ледяной дом»). Он сыграл ключевую роль в разработке дизайна.

«Марсианский ледяной дом» является большой надувной конструкцией, по форме напоминающей  автомобильную камеру, которая окружена оболочкой из водяного льда. Дизайн Марсианского ледяного дома имеет ряд преимуществ. Он легкий, может быть перемещен и развернут простейшими роботами, а затем наполнен водой до прибытия экипажа. Он включает в себя материалы, доступные на Марсе, а также (потому что вода в Ледяном доме потенциально может быть преобразована в ракетное топливо для Mars Ascent Vehicle) структура его имеет двойное назначение: накопительный резервуар, который может быть восполнен для следующего экипажа.

Другим важным преимуществом является то, что вода, обогащенное водородом вещество, является отличным материалом для экранирования галактических космических лучей — и во многих областях Марса водяной лед в избытке доступен прямо под поверхностью. Галактические космические лучи являются одной из самых серьёзных опасностей длительного пребывания на Марсе. Это высокоэнергетическое излучение может проходить прямо через кожу, повреждая клетки или ДНК, что может означать повышение риска развития рака в более позднем возрасте или, в худшем случае, вызывать острую лучевую болезнь.

Космическая радиация также является серьезным вызовом для тех, кто проектирует жилые модули, спрятанные под марсианской поверхностью, дабы обеспечить защиту от радиоактивного излучения. Тем не менее, окапывание модулей до прибытия экипажей  потребует наличия тяжелого роботизированного оборудования, которое должно быть доставлено с Земли.

Концепция Ледяного дома уравновешивает необходимость обеспечения защиты от радиации, без недостатков подземной среды обитания. Конструкция обеспечивает максимальную толщину льда над жилыми отсеками, что уменьшит воздействие радиации, в то же время все еще позволяя свету проходить через лед и остальные материалы дома.

Команда Ice Home Feasibility Study обсуждает прошлые и нынешние технологические инициативы по развитию технологий и надувных конструкций // Исследовательский центр НАСА Лэнгли. Credits: Courtesy of Kevin Kempton

«Все материалы, которые мы выбрали, прозрачны: чтобы без доступа к дневному свету, сохранялось впечатление, что вы находитесь в доме, а не в пещере,» говорит  ведущий исследователь проекта Ледяного дома Лэнгли Кевин Кемптон.

Выбор материалов для достижения этих целей был непростым для специалистов.

Материалы для создания Ледяного дома должны выдерживать многолетнее использование в жестких условиях марсианской среды, включая ультрафиолетовую радиацию, излучение заряженных частиц, возможно, атомарный кислород, перхлораты, а также пылевые бури — хотя и не столь свирепые, как в фильме «Марсианин», сказала исследователь Лэнгли Шейла Энн Тибо.

Помимо всего прочего, основным ограничением для команды станет количество воды, которое разумно может быть добыто на Марсе. Эксперты, которые разрабатывают системы для извлечения ресурсов на Марсе, определили, что можно заполнить жилой модуль на уровень одного кубометра в день. Эта норма позволит конструкции Ледяного дома полностью заполниться за 400 дней. Конструкция может быть увеличена, если получится добывать воду быстрее.

Дополнительные дизайнерские решения включают в себя большое количество изменений рабочего пространства, так что у экипажа будет место для обслуживания роботизированного оборудования в помещении, без необходимости носить скафандр. Для управления температурой внутри Ледяного Дома, будет использоваться слой углекислого газа, в изоляции между жилой площадью и толстым экранирующим слоем льда. И, как и вода, углекислый газ доступен на Марсе.

«Для астронавтов важно иметь то, чего они с нетерпением будут ждать, по прибытию на Красную Планету.

Когда после месяцев путешествия в космосе ты впервые прибудешь на Марс и твой новый дом будет готов тебя встретить… это будет чудесный день».

Исследовательский центр НАСА Лэнгли
Автор: Эрик Гиллард
Перевод: Евгения Гаврищака