Лунные базы

Муниципальное автономное общеобразовательное

средняя общеобразовательная школа  №24

ПРОЕКТ  ПО ТЕМЕ:

«ЛУННЫЕ БАЗЫ»

Подготовила ученица 10 Б класса

МАОУ СОШ №24 города Тамбова

Свириденко Марина Евгеньевна.

Тамбов 2019 г.

СОДЕРЖАНИЕ:

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ ЛУННОЙ БАЗЫ.

1. Постройка лунной базы: часть 1 – проблемы и опасности.

1.2  Постройка лунной базы: часть 2 – среда обитания.

1.3  Постройка лунной базы: часть 3 – структурный дизайн.

1.4  Постройка лунной базы: часть 4 – инфраструктура и транспортировка.

ГЛАВА 2. ПРОЕКТ МОЕЙ ЛУННОЙ БАЗЫ.

2.1       Концепция базы.

2.2.     Размеры базы.

2.3.   Транспорт.

2.4  Жилищные условия.

2.5 Общая схема градостроительства.

2.6  Программное обеспечение для разработки  проекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ГЛАВА 1.   ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ ЛУННОЙ БАЗЫ.

1.1 Постройка лунной базы: часть 1 – проблемы и опасности.

Почему мы так зациклены на Луне? Дело в том, что это идеальная промежуточная площадка для запуска к более отдаленным объектам. Там есть все необходимые материалы. Тем более что это неплохое туристическое местечко. Компании по добычи природных ресурсов также заинтересуются в лунной породе. Но прежде всего нам нужно создать прочную лунную базу, которая сможет обеспечить колонистов всем необходимым. И здесь возникают проблемы. Где жить? Как выживать? Как приспособиться к чужому миру? Способна ли Луна стать вторым домом для землян?

Мы знаем, что большая часть космических агентств настроена на полеты к Марсу. Но Луна расположена ближе и представляет меньше трудностей для освоения. Тем более что человек там уже был, а значит, мы смогли проверить воздействие гравитации и космических лучей на живой организм. Не будем забывать, что доставлять материалы для колонистов будет намного проще, тем более что за ними можно наблюдать в реальном времени. Согласитесь, что полет на Луну обойдется значительно дешевле, чем на Марс или еще дальше.        

В 2004 году Джордж Буш начал говорить о необходимости восстановления лунных миссий. Это должен быть промежуточный этап между нами и Марсом. Он бы способствовал некой тренировке и тесту на выживаемость и адаптацию.

Нам важно понимать, сумеет ли организм привыкнуть к чужой среде и научиться справляться с возникающими проблемами. Как же построить базу на Луне? Стоит начать с подбора материалов. Все же резкие температурные колебания, вакуум и космические лучи разрушают детали. Лунная гравитация достигает 1/6 земной. Мы понимаем, что на доставку конструкций и людей уйдет огромное количество денег, поэтому по возможности нужно использовать породу Луны. Реголит сможет защитить колонистов от лучей. Но его толщина должна составлять не меньше 2.5 м. На спутнике холодно, поэтому нам нужен надежный искусственный источник тепла. Не будем забывать о метеоритной опасности, поэтому потребуется система слежки и защиты.

Сама постройка базы также будет сложной. Вы когда-нибудь делали что-то при низкой гравитации? Без воздуха трение усиливается, а значит, буровые машины будут выходить из строя. Также понадобятся новые виды сноса и взрыва, чтобы проводить безопасные горные работы. Опасность несет и лунная пыль, которая не только разрушает механизмы, но и человеческое здоровье.

1.2  Постройка лунной базы: часть 2 – среда обитания.

Мы знаем, что постройка лунной базы сопровождается множеством опасностей. Но как только мы освоимся и приступим к созданию колонии, все пойдет намного быстрее. Как построить опору? С чего начать? Какая форма лучше всего подойдет для среды обитания? С этими вопросами приходиться сталкиваться ведущим инженерам, планирующим создать первые колонии на Луне.

В качестве лунных поселений предлагали различные проекты. Но главное внимание уделяется расходам и времени возведения. Все, что мы изготовим на Земле, должно быть относительно легким, чтобы доставить на Луну. Полагают, что базу создадут именно на нашей планете. Как только платформа окажется на спутнике, можно будет продолжать строительство уже там, на основе местных материалов. Как будут выглядеть варианты среды обитания при колонизации Луны?

Надувные конструкции.

Проекты с надувными конструкциями всегда остаются в приоритете, потому что они легкие. Спутник лишен атмосферы, поэтому среду обитания необходимо заранее тестировать мощным сжатием. Если мембрана будет сильной, то мы снизить риск разгерметизации. Но есть проблема. В вакууме практически нет защиты от космических осколков, которые на большой скорости способны даже пробить металл. Ученые полагают, что можно покрыть верхний слой реголитом и установить систему безопасности. Один из проектов использует надувные подушки, чтобы создать кубическую форму. Многие из них выравниваются, добавляются и формируют расширяющееся поселение.

Эрективные материалы.

Это привычная форма постройки, потому что такой материал протестировали еще в ранних полетах на Луну. Собирать очень просто и можно отправлять на низкую околоземную орбиту. Рамка складывается в удобную форму и создает простой модуль среды обитания. После сборки его доставят на спутник и мягко посадят.

Лунные материалы.

Есть надежда, что колонисты смогут стать самодостаточными и использовать материалы на спутнике. Это поможет избавиться от нужды в земных поставках и сэкономит на времени и средствах. Но потребуется придумать новую разновидность бетона, способную обеспечить воздухонепроницаемость. Все составляющие доступны на Луне, вот только за водой придется поохотиться.

Лавовые трубы.

Луна все еще сберегает древние лавовые трубки, которыми можно воспользоваться. Эти системы станут прекрасными конструкциями, требующими минимального вмешательства. Они могут соединяться, а значит, есть вариант для создания обширного подповерхностного поселения. К тому же, там гарантируется защита от метеоритных ударов и космической радиации.

Роверы.

Перемещаться по Луне приходиться при помощи прыжков. Это неудобно и занимает много времени. Поэтому колонистам понадобятся крупные роверы, способные перевозить по несколько человек.

1.3     Постройка лунной базы: часть 3 – структурный дизайн.

Создание базы на спутнике станет величайшим вызовом, с которым пока придется столкнуться человечеству. Мы уже обсуждали опасность и разновидности возможных конструкций. Давайте перейдем от теории к конкретным шагам, которые помогут сформировать наиболее пригодную для существования среду обитания. Что нужно знать, перед тем, как колонизировать Луну?

На Луне мы столкнемся с:

• 1/6 земной гравитации;
• повышенным внутренним давлением;
• радиацией;
• микрометеоритами;
• воздействием вакуума на материалы;
• опасной для здоровья лунной пылью;
• резкими температурными колебаниями;

Кроме того, наша конструкция должна быть дешевой, простой в сборке и совместимой с лунными условиями. В качестве сырья можно использовать реголит на спутнике. Оказывается, что этот материал полезен. Особенно выделяется литой реголит, напоминающий земной базальт. Если его расплавить и медленно охладить, то можно создать кристаллическую структуру. Сырье можно использовать для формирования балок, плит, раковин, колонн, блоков и цилиндров. Литой реголит отличается прочностью и устойчивостью к эрозии лунной пылью. Он идеально подходит в качестве защитного слоя от микрометеоритов и радиации. Каких размеров должна быть среда обитания? На это пока сложно ответить, но главное внимание отдается удобству. В рекомендациях НАСА говорится, что для 4-х месячного пребывания минимальный объем на человека составляет 20 м3. В миссии Джемини в 1960-х гг. отметка указывалась в 0.57 м3. Но ранние поездки были короткими.

Постройка лунной базы.

Основываясь на требованиях и рекомендациях, инженеры смогут создать комфортный жилой комплекс. Главное оптимизировать высоту, площадь и функциональность. На фото Луны вы можете рассмотреть одну из предполагаемых форм – ангар. Арка представляет собою лучший вариант из-за равномерного распределения структурного напряжения.

Наибольшее усилие приходится на внутреннее давление. Арка выигрывает, потому что лишена углов и слабых мест, нарушающих целостность. Есть еще факторы, влияющие на напряжение и деформацию. Стабильную конструкцию обеспечат детали из реголита. Он не только прочный, но и гарантирует защиту. Тем более можно ставить плиты близко и использовать несколько слоев.

Как только инженеры закончат работу с главными модулями, можно планировать поселение и полет на Луну для длительного пребывания. Это еще один вызов, потому что придется учитывать особенности выбранных модулей.

1.4 Постройка лунной базы: часть 4 – инфраструктура и транспортировка.

В проекте колонизации Луны пришло, время перейти к конкретной планировке на лунном ландшафте. Ранее мы уже обсудили опасности, разновидности моделей, а также требования и нужды среды обитания. Давайте детальнее рассмотрим конкретную ангароподобную инфраструктуру, способную использовать местные материалы.

Итак, при постройке базы на Луне мы столкнемся с двумя проблемами: низкая гравитация и мелкая пыль. Скорее всего, первые структуры будут изготовлены роботами, а человек уже прибудет на все готовое. Но постройки должны быть максимально эффективными. Инфраструктура в колонии занимает важное место. Как доставлять строительные материалы, воду и еду? Даже на Земле можно заметить, что первые города старались разрастаться возле рек. А каналы играли первостепенную роль в момент промышленной революции. Именно отсюда появились железнодорожные ветки, а также современные магистрали. Будущая лунная колония базируется на этом принципе. Миссию ждет провал, если мы не обеспечим бесперебойный транспорт (полеты к Луне) и дороги по поверхности земного спутника. Все начнется с механизмов, которыми пользовались миссии Аполлон. Но в них есть недостатки. Приходиться бороться с 1/6 земной гравитации, а также пылью, которая выводила из строя роверы и негативно сказывалась на человеческом здоровье.

Постройка лунной базы: часть 4.

Не думайте, что пыль – всего лишь раздражающий фактор. Вы могли видеть снимок отпечатка ботинка, оставленного Нилом Армстронгом. Так вот пыль не только мешает колесам ровера, но и нарушает зрение,  сбивает показатели приборов, влияет на тягу, разрушает тепловой контроль, засоряет механизмы.

Идеальный вариант – создание лунных дорог. Они бы уменьшили количество поднимаемой пыли, и ускорили перемещение по спутнику. Но их пристройка может быть сложной и дорогой. На плавление рельефа понадобится огромное количество энергии (важно найти альтернативную форму). Мы привыкли, что ракета взлетает с поверхности вверх. Но на Луне это поднимет огромное количество пыли. Поэтому сейчас ищут дополнительные методы запуска и посадки.

Среди вариантов дороги рассматривают подвесную, то есть у нее не будет контакта с поверхностью. Тогда сокращается нарушение пылевого покрова, и она обойдется дешевле. Ученые также настаивают на создании развитых роботов, которые смогли бы выполнять многодневные научные миссии. Тогда мы бы точно смогли закрепиться на лунной базе. Мы пока не знаем, сможем ли использовать лунные материалы, но анализы показывают, что человечество осваивает эту технологию. Возможно, однажды у нас получится успешно колонизировать Луну и переместиться к Марсу.

ГЛАВА 2. ПРОЕКТ МОЕЙ ЛУННОЙ  БАЗЫ.

2.1       Концепция базы:

• целью базы будет являться добыча гелия-3, который будет нужен для термоядерной энергетики, а также для отработки технологий;

• уровень жизни будет более высокий, чем в земных городах, чтобы компенсировать риск, который связан с космическим перелетом;
• будет присутствовать активная транспортная связь между базой и Землей.

2.2      Размеры базы.

Ускорители будут иметь многокилометровый размер, тем самым, все линейные размеры базы будут крупные. База будет представлять герметичное углубление под поверхностью Луны размерами несколько десятков километров в длину и ширину и порядка 10 км в высоту.

2.3 Транспорт.

Ставка будет  делаться на крупный централизованный электротранспорт: метрополитен, монорельс. Также необходимо будет построить дороги и для личного транспорта

2.4 Жилищные условия.

Для энерго - и теплообеспечения будут применяться термоядерные станции теплоснабжения, т. е централизованное производство тепла и энергии. И их распределение также будет централизованным. Около каждого дома будут созданы крупные распределительные комплексы для обеспечения жителей продуктами питания и товарами первой необходимости. К каждому из таких домов будет проведена отдельная специализированная транспортная линия.

2.5 Общая схема градостроительства.

Небольшое количество крупных магистралей. На окончаниях этих магистралей будут расположены промышленные предприятия. На самих магистралях будут располагаться места работы жителей базы. В пустотах будет зеленая зона.

2.6 Программное обеспечение.

Нужна разработка специального программного оборудования для разработки архитектурных проектов. Что касается аппаратного обеспечению, то необходимо создание нового поколения сверхбыстрых ЭВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Сегодня большинство экспертов признают: наши методы достижения Луны должны стать более экономичными и энергетически эффективными для содействия крупномасштабным операциям за орбитой Земли. Это означает развитие улучшенного транспортного средства для крупных грузов. Совершенствование более дешевых кораблей для небольших экспедиций, таких как исследование на месте, тестирование технологий и отдельные эксперименты. Впрочем, такие достижения по-прежнему требуют больших усилий, и значительной финансовой поддержки. Для частных кампаний такая необходимость требует потенциальной краткосрочной или долгосрочной прибыли. Для правительственных космических агентств требуется значительная политическая поддержка и опять-таки финансовое участие населения государства.

За минувший десяток лет экономика и политика ряда стран, имеющих выход в космос, на неопределенный срок отложили планы по созданию лунной базы. Недавно Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) обнародовало планы по созданию беспилотной лунной базы к 2020 году. Однако технология лунных космических аппаратов пока находится на уровне «бумаги».

Постройка лунных поселений открывает большой шаг человечества на пути путешествия к освоению пространства. Хотя сегодня мы лишь топчемся на месте, пытаясь в одиночку сразу колонизировать Марс. Время точно покажет, когда и как мы объединимся, чтобы отправиться в космос и поселиться на соседних планетах, и даже достигнуть миров других звездных систем.