In questo emozionante ma impegnativo periodo di esplorazione dello spazio, il tempo si sta avvicinando rapidamente a concetti di design seri per i primi habitat che saranno costruiti sul paesaggio lunare. In articoli precedenti, abbiamo esaminato i pericoli associati a tale sforzo, abbiamo esaminato le strutture a nostra disposizione, abbiamo persino dettagliato una particolare struttura simile ad un hangar che potrebbe utilizzare materiali estratti localmente. Ora, esaminiamo i possibili elementi infrastrutturali che saranno necessari per supportare una colonia praticabile sulla Luna. Florian Ruess, un ingegnere strutturale che sta lavorando al futuro degli habitat in ambienti estremi, ha anche dedicato del tempo allo Space Magazine per esprimere le sue opinioni sul futuro dell'umanità sul suolo lunare ...
Immagina di provare a costruire una struttura sulla superficie della Luna. Due dei maggiori ostacoli che i primi coloni lunari incontreranno sono la gravità molto bassa e la polvere fine che causa ogni sorta di problemi di costruzione. Sebbene sembri probabile che i primi habitat saranno costruiti con processi automatizzati prima che l'umanità metta piede sulla luna, la fabbricazione di un'infrastruttura di insediamento sarà di primaria importanza per gli ingegneri in modo che la costruzione possa essere resa il più efficiente possibile.
Le infrastrutture saranno uno dei fattori più importanti per quanto riguarda i pianificatori delle missioni. Come saranno fabbricati i materiali da costruzione? Come sarà fornito il materiale ai lavoratori edili? Come verranno forniti acqua e cibo preziosi alla nascente colonia lunare? Può fornire veicoli che vanno dalla A alla B con un piccolo sforzo?
Esempi storici dell'efficacia di un'efficiente infrastruttura di trasporto possono essere visti nella coalescenza delle città intorno ai fiumi (tradizionalmente il modo più veloce per trasportare persone e materiale in un paese). I canali sono stati fondamentali per dare vita alle città durante la Rivoluzione industriale nel Regno Unito alla fine del XVIII secolo. Mentre le linee ferroviarie collegavano l'Est e l'Ovest del Nord America nella seconda metà del XIX secolo, l'accelerazione della crescita della popolazione fu vissuta dalle persone che sradicavano e "coltivavano" le nuove terre agricole accessibili. Negli ultimi 50 anni, l '"effetto autostrada senza pedaggio della California del Sud" è responsabile della proliferazione di stazioni di servizio, ristoranti, negozi, seguite da aree residenziali per i lavoratori - alla fine intere città si basano sulla facilità di accesso ai trasporti.
La futura colonizzazione con equipaggio della Luna e di Marte sarà molto probabilmente basata su un principio simile; il successo di un insediamento lunare dipenderà fortemente dall'efficienza della struttura dei trasporti.
Sembra probabile che la maggior parte dei trasporti intorno alla Luna dipenderà da metodi su ruote, a seguito di veicoli terrestri e provato e testato "Passeggini lunari" dalle missioni Apollo negli anni '60 e '70. Vi sono tuttavia alcuni svantaggi significativi. Affrontando questo problema, Florian Ruess, ingegnere strutturale e collaboratore di Haym Benaroya (la cui pubblicazione si basa su questo articolo) evidenzia alcuni problemi con questa modalità di trasporto:
“Per ogni missione ci sarà sempre la necessità di un trasporto individuale e la soluzione ovvia è un veicolo a ruote. Ma ci sono un paio di problemi seri con questa soluzione:
- Trazione ridotta. 1/6 di gravità e il suolo lunare rendono la trazione un problema proprio come [lo Mars Exploration Rovers] Spirito e Opportunità su Marte si può rimanere bloccati facilmente o avere bisogno di molta potenza per spostarsi.
- Polvere. L'esperienza di Apollo mostra che molta polvere viene levitata dai veicoli a ruote. Questa polvere è pericolosa per le macchine e l'uomo quando viene inspirata.”
- Florian Ruess (comunicazione privata)
Quindi viaggiare in un "dune buggy" modificato potrebbe non essere la risposta per una base lunare consolidata, se si utilizza il trasporto su ruote sarebbe necessaria una qualche forma di infrastruttura stradale.
La polvere inquietante sulla superficie lunare è lungi dall'essere un problema minore. Dall'esperienza della NASA con le missioni Apollo, il contributo di gran lunga maggiore alla generazione di polvere è stato il decollo e l'atterraggio dei moduli lunari. Il 50% della regolite è più piccolo della sabbia fine e circa il 20% è più piccolo dei 0,02 mm "polverosi" che hanno conservato le prime stampe degli stivali di Neil Armstrong. È questo componente molto fine della regolite che può causare una serie di problemi meccanici e di salute:
- Compromissione della vista
- Letture dello strumento errate
- Verniciatura a polvere
- Perdita di trazione
- Intasamento dei meccanismi
- Abrasione
- Problemi di controllo termico
- Guasti sigillati
- Inalazione
Sembra quindi ovvio che la creazione di polvere dovrebbe essere ridotta al minimo poiché questo fattore potrebbe costituire un grave ostacolo all'infrastruttura dell'insediamento.
Le strade sarebbero la risposta perfetta alla nuova colonia lunare. Fornirebbero ai veicoli a ruote la trazione tanto necessaria (con un effetto a catena sull'efficienza del carburante del veicolo) e potrebbero ridurre significativamente la quantità di sospensioni di polvere, specialmente se la superficie stradale è sollevata sopra la regolazione circostante. Le strade, tuttavia, hanno i loro svantaggi. Sono enormemente costosi e possono essere molto difficili da costruire. La fusione della regolite per formare una superficie dura può essere una risposta, ma come sottolineato da Ruess, "... ciò richiede enormi energie, che non possono essere fornite solo dall'energia solare". Quindi sarebbe necessaria una forma alternativa di energia per eseguire una tale costruzione.
Sebbene la costruzione di strade sarebbe altamente auspicabile, potrebbe non essere possibile, almeno nelle prime fasi dello sviluppo degli insediamenti lunari. Uno sviluppo emergente nel trasporto spaziale alternativo è il metodo di decollo e atterraggio verticale, ma come precedentemente affermato, il decollo e l'atterraggio a razzo produce grandi quantità di polvere. Ma se ci fossero più basi sulla Luna, questa potrebbe essere una possibilità, "... molte persone raccomandano soluzioni diverse per le rotte che verranno utilizzate frequentemente come passare dalla piattaforma di atterraggio all'insediamento o da un insediamento all'altro", Ruess aggiunge.
Un'altra soluzione è una forma di trasporto consolidata. Evitando totalmente il contatto con la superficie, riducendo così la polvere ed evitando gli ostacoli, una funivia lunare potrebbe essere una possibilità praticabile. Sembra probabile che una tale rete di trasporto in funivia sarebbe altamente efficace. "Sulla Luna saranno possibili ampie campate e quindi i costi delle infrastrutture non esorbitanti", sottolinea Ruess. Questa possibilità viene presa seriamente in considerazione dai pianificatori degli insediamenti lunari.
Guardando indietro ai precedenti articoli della serie, Florian Ruess commenta se le basi lunari possono essere mobili e sottolinea alcune delle gravi difficoltà che devono affrontare i pianificatori degli insediamenti se si devono utilizzare materiali estratti localmente:
“Non sono un grande fan delle basi mobili. Un tale sistema che include la generazione di energia, le comunicazioni e in particolare il meteoroide a lungo termine e la radioprotezione non mi sembra fattibile. Ma i veicoli a ruote potrebbero essere progettate sotto pressione in grado di servire missioni scientifiche di diversi giorni. Questa sarebbe una buona soluzione per espandere le capacità di una base permanente.
“I materiali locali sono un problema cruciale ma difficile. La mia ricerca finora ha dimostrato che solo dopo aver stabilito una certa presenza e aver acquisito esperienza con problemi e materiali lunari saremmo in grado di osare e costruire habitat con materiali locali. Certamente non prima che l'uomo metta piede sulla Luna. E per favore, dimentica il tanto citato calcestruzzo lunare! Ci sono così tanti showtopper per questo materiale immaginario che non voglio nemmeno iniziare a menzionarli. L'unica prima applicazione di materiale locale che vedo è meteoroide e radioprotezione che utilizza la regolite come materiale di schermatura.”
- Costruire una base lunare: parte 1 - Sfide e pericoli
- Costruire una base lunare: parte 2 - Concetti dell'habitat
- Costruire una base lunare: parte 3 - Progettazione strutturale
- Costruire una base lunare: parte 4 - Infrastrutture e trasporti
"Building a Moon Base" si basa sulla ricerca di Haym Benaroya e Leonhard Bernold ("Ingegneria delle basi lunari“)
Inoltre un'intervista esclusiva a Florian Ruess, ingegnere strutturale degli habitat estremi e fondatore di Habitats for Extreme Environments - HE2
-Florian Ruess, comunicazione privata.
Mille grazie a Florian Ruess per il suo tempo nel contribuire a questo articolo. Per ulteriori informazioni sul suo lavoro e sulla progettazione di habitat per ambienti estremi, visitare il suo sito Web all'indirizzo: HE-squared.com.
Per ulteriori informazioni sul futuro dell'insediamento lunare, controlla la Moon Society e la risorsa collaborativa, Lunarpedia.
