当前位置: 聚氨酯 >> 聚氨酯资源 >> 奥地利结构专家研究认为,在月球上建造充气
在接下来的十年中,全球多个航天机构都在准备将宇航员重新送上月球。除了美国宇航局、欧空局、中国和俄罗斯之外,像“太空探索”和“蓝色起源”这样的私营商业太空实体也希望能开展持续的月球任务。随着时间的推移,这种活动可能会加快推动月球永久性基础设施的建设,以及人类在月球的常规存在和月球经济的出现。然而,关于未来人类在月球的严酷环境条件下如何生活,以及需要什么类型的设施,各国的科学家都还有很多问题需要解决。
为此,奥地利的充气结构专家普纽莫赛尔最近进行了一项研究,以确定轻质预制结构对于月球基地来说是否是最佳的选择。根据这项研究,一系列甜甜圈形的充气结构可以以低成本运输到月球,然后在那里充气。栖息地将部分埋在月球风化层下方,并被太阳光反射镜(类似于“向日葵”)包围,反射镜可以将阳光照射到温室中。这个“充气月球栖息地”提供了一种具有成本效益和高度自给自足的手段,可以让宇航员在月球上建立起可靠的立足点。
该研究由“风雨科技”首席执行官托马斯·赫尔齐格领导,他是一位奥地利建筑师,专门设计能用于极端环境的自给自足栖息地。加博尔·比哈里(匈牙利德布勒森大学的实验物理学家)和奥地利科学院(OeAW)研究员诺伯特·科姆勒博士也加入了他的行列。该研究是在-年向欧洲航天局(ESA)开放空间创新平台(OSIP)提交其“充气月球栖息地”的想法后进行的。
该研究得到了欧空局的大力支持,研究成果将作为欧空局制定月球勘探战略的重要参考。该研究的目标是开发设计一种月球栖息地,该设计可以利用月球资源(称为原位资源利用)并实现自给自足。这个概念归结为三个主要步骤,包括:一、预制超轻超强的充气结构;二、用一层风化层覆盖结构,以有效抵御极端温差、陨石撞击和宇宙辐射;三、使用“向日葵”镜子将阳光照射到温室中。在月夜黑暗时期,电力将由蓄电池或燃料电池提供。
预制结构将被运送到登月地点,在那里它们将被充气安装。在每个栖息地上方,将竖立一个桁架来安装一个镜面膜,它能跟随太阳的位置而调整方向。镜子本身由镀银的特殊材料组成,这是一种能够承受极端温度和振动的聚酰亚胺薄膜。当太阳光照射到栖息地时,将由镜子将太阳光反射到周围的温室中。
关于运输成本,因为预制结构具有轻质化和模块化的特点,所以发射到月球的成本将会大大降低。研究人员基于现有的航天器或计划建造的航天器,分析了结构模块和宇航员可能的运输方法,不仅SpaceX公司的星际飞船将能够将所有必要的部件运送到月球,而且如阿丽亚娜-64等拥有四个固体火箭助推器的相对较小的火箭也能承担发射任务。
接下来的问题就是选址。研究人员根据NASA月球勘测轨道飞行器(LRO)的数据和先前对月球的地质研究数据,确定了两个最佳位置,分别是:南极附近沙克尔顿和德格拉什陨石坑之间的C1“连接岭”区域,以及北极附近欣谢尔伍德陨石坑边缘附近的H0区域。这些地点既能够提供最佳的照明条件,并且又靠近永久阴影区域(PSR)或火山口,因为这些区域可以提供丰富的近地表水冰。这与美国宇航局最近公布的为阿特米斯III号任务确定的十三个潜在着陆点的列表一致。
研究人员还评估了这些地点的太阳辐射利用率,根据太阳反射镜的高度(分别为10米和20米),他们计算出,在北极H0站点,不间断的全黑暗时间最长是11天,而南极C1站点仅有4天。如果考虑这个因素,虽然北极选址在地形上看起来更合理,但南极选址能得到更好的照明。
设计中每个栖息地都由单独的房间模块组合而成,模块相互连接组合,能够扩展栖息地并增加船员的可居住总体积。关于建筑材料,该团队研究了几种可能性,并建议使用碳纤维增强聚合物(CFRP)、热塑性聚氨酯(TPU)或聚酯薄膜以及Dyneema(一种在两片聚酯之间层压的聚乙烯复合材料)。主要模块是环形(甜甜圈形)温室,其走廊直径为5.2米,总直径为22.2米。这些温室通过隧道系统连接,其外侧连接附加模块(生活和工作区域)。研究人员建议从一个温室开始,根据实际需要再添加其他模块,最理想的组合是建造一个由16个温室单元组成的“村庄”。