ESA工程师评估月亮村的栖息地

世界许多最高摩天大楼的发起人,著名的建筑公司Skidmore,Owings和Merrill都在致力于更具挑战性的设计:未来月亮村的栖息地。ESA专家在原子能机构任务评估并行设计设施中对他们的建议进行了严格审查。

审查过程中发现了各种问题,但没有发现障碍物,这意味着类似公司创新的四人半充气结构的东西很可能在未来几年内落入月球表面。

Skidmore,Owings&Merrill(SOM)向麻省理工学院的航空与航天系以及ESA的教职员工进行了栖息地设计研究的咨询。它的灵感来自于ESA总干事扬·沃纳(JanWörner)通过私人和公共,太空和非太空合作伙伴联盟发展国际月球村的愿景。

该研究工作于2018年开始,但今年看到该栖息地的设计蓝图在ESA的并行设计设施(CDF)上进行了为期六次的研究。CDF位于原子能机构位于荷兰诺德韦克的技术中心,汇集了空间专家网络,以对新颖的任务概念进行快速评估,并制定可行的蓝图。

SOM研究负责人Daniel Inocente表示:“这些CDF会议的价值在于,它们可以使我们的设计实时超越每位需要的专家。“这是一次很棒的经历,因为我们已经能够在短时间内发现设计月球所涉及的限制因素,将其纳入研究范围并确定潜在的应对措施。”

ESA研究负责人Advenit Makaya解释说:“这项研究显然超出了目前计划的探月活动的前景。“但是,对于各个ESA专家,与建筑专家合作,确定和解决驱动程序以及将这种创新设计部署到月球的方式来说,这是一个非常有趣的练习。”

“该项目的合作,结合了SOM和ESA专家的最佳想法和专业知识,是一个很好的例子,说明了ESA不仅希望制定未来的计划,而且希望成为促进共同利益的其他倡议的推动者”,来自欧空局政策与计划协调部的IsabelleDuvaux-Béchon说道。

充气性,最大空间

SOM以目前连接到国际空间站的可充气BEAM模块为起点,设计了一种半可充气壳体结构,以提供尽可能高的体积质量比。一旦在月球表面膨胀,它将达到其原始内部体积的大约两倍。

丹尼尔解释说:“在里面,我们认为很难对人类经验中,根据需要,可以重新配置和照明条件,灵活的架构方面也很高地板到天花板的空间农历六分之一的G表示机组人员可以达到多少更高,我们鼓励使用扶手和其他简单的辅助工具。麻省理工学院航空与航天系教授,退休的NASA宇航员杰弗里·霍夫曼(Jeffrey Hoffman)向我们提供了有关改善生活和工作空间的反馈意见。”

它的选定地点被描述为太阳系中最可取的房地产:月球南极旁边的沙克尔顿火山口边缘。避开月球两周两夜的极端极端温度,该位置为太阳能提供了近乎连续的阳光,可从地球上连续观看,并可以访问相邻的永久阴影坑中的月球水冰沉积物。

四层高的栖息地将由宇航员在本地膨胀,或者通过从月球附近的盖特威站遥控操作的流动站进行膨胀。届时,这将使四名工作人员的生活和舒适度保持长达300天。

Skidmore,Owings&Merrill建筑公司设计了一个半充气式Moon Village栖息地。在将其栖息在月球表面上并使其膨胀之前,该栖息地将在地球上完全配备并经过测试。重量超过58吨的栖息地将使用重型发射器,例如未来升级的SLS或SpaceX Starship。信用:SOM

危险:辐射

最初的设计计划停留500天,但由于月球上生活中最具挑战性的限制之一:辐射,因此不得不重新检查该目标。由于月亮在其大部分轨道上都位于地球保护性磁屏蔽层的外面,因此受到来自太阳和深空的电离辐射的影响。

丹尼尔说:“ CDF辐射分析为我们提供了更好的暴露和持续时间限制的指示,因此我们不得不改变基线目标。”

“类似地,最初,我们计划将船员宿舍设在较高的楼层,但将其转移到较低的楼层,以使船员的庇护所翻倍,以抵御太阳风暴。该楼层还可以存储我们的生命支持系统,提供额外的辐射屏蔽。还可能在结构上铺上月球材料或本地水,以进一步加强对船员的保护。”

保持船员的生命健康

着眼于未来,该栖息地将传统的生命支持系统与可再生的闭环系统结合在一起,并通过ESA长期运行的MELiSSA计划进行了开发,并具有允许在原地种植食物的额外优势。

根据国际空间站的经验,该栖息地的电力需求估计为60千瓦,可以使用相邻的太阳能发电场或地表部署的裂变反应堆来满足。

同样重要的是散热器,用于散发废热并保持舒适的衬衫袖子内部温度为22°C。CDF团队借鉴了ESA的Rosetta彗星追赶者的过去经验,提议在短暂但寒冷的极夜期间增加可关闭的“百叶窗”以控制散热器的发射率。

着陆和发射器选项

另一个关键的设计驱动因素是最大程度地减少与粘滞的磨蚀月球尘埃的接触。正如丹尼尔(Daniel)所说:“实际上,我们会将栖息地与最终目的地相距很远,然后将其运输到陆地上,因为着陆器着陆会带走大量灰尘,这对人和设备都有害。将与专用于打扫宇航服和设备的独立气闸壳相接,以真正减少进入栖息地的灰尘数量。”

月球栖息地模块的内部,旨在作为未来的国际“月球村”的一部分。这项研究是与麻省理工学院航空系以及美国建筑,室内设计,工程和城市规划公司Skidmore,Owings和Merrill(SOM)合作进行的。他们的创新建议是将一种可充气的结构壳技术放置在南极月球附近的沙克尔顿陨石坑的边缘,以提供接近连续的阳光和相邻“冷阱”陨石坑中的月球水冰沉积物。信用:SOM

CDF标记的最大挑战之一实际上是到达那里。该栖息地,包括其所有预先安装的内部设备,将超过58吨,这超出了目前正在运行的运载火箭的范围。

丹尼尔补充说:“展望近期,我们考虑了两种选择,一种是NASA即将推出的太空发射系统发射器,另一种是SpaceX的Starship,这对我们的质量要求没有问题,但仍处于初期阶段发展。”

一旦第一个栖息地到位,SOM团队就会设想将其他模块依次加入其中,针对研究,制造,饮食文化和旅游等特定功能进行定制,从而使基地可以扩展到村庄,然后扩展到城市。

正如丹尼尔(Daniel)总结的那样:“我们只是在兼职工作,但是该项目以定性和定量的方式告知了我们有关大型地面建筑的想法,例如摩天大楼和机场。在地球上,需求并没有空间那么绝对,但经验为改善我们的设计方法提供了方法,例如选择材料,集成建筑技术和最大程度地减少对环境的影响。

“设计这种栖息地的努力本身就是有用的。建造这将是极其昂贵的,技术上具有挑战性,但是考虑到技术和工程技术的进步速度,这是可以想象的,并且为我们提供了一个向往的目标,就像计划建造第二座最高的摩天大楼,或计划未来的地面城市。”

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