Моника Станкевич. Автор фото: Имма Перфетто
Скоро на Луне могут появиться постоянные жилища для людей. Эти сооружения должны будут выдерживать экстремальные условия, чтобы защитить уязвимых астронавтов и необходимое оборудование внутри. И когда что-то пойдёт не так — а это неизбежно — лунных ремонтников рядом не будет.
«Одна из вещей, к которым мы привыкли здесь, на Земле, — это вызов мастера по ремонту», — говорит Моника Станкевич, аспирантка, занимающаяся лунной архитектурой в Аделаидском университете. «На Луне мы не сможем полагаться на это, потому что там не будет людей».
Ресурсы для ремонта зданий будут либо производиться на Луне, либо доставляться на ракете — по самому дорогому логистическому маршруту в мире.
Станкевич переосмысливает архитектуру лунных баз, проектируя внешние защитные конструкции из кирпичей из лунного реголита, чтобы защитить внутренние обитаемые модули с нормальным для человека давлением от множества угроз.
Она отправляется в США по стипендии Южной Австралии Фулбрайта, чтобы смоделировать воздействие лунных условий на свои проекты. С августа Станкевич проведёт 10 месяцев в Университете Техаса в Сан-Антонио, используя инструмент моделирования, разработанный Институтом устойчивых внеземных жилищ (Resilient ExtraTerrestrial Habitats Institute, RETHi), финансируемым NASA.
Проектирование лунного поселения. Автор проекта: Моника Станкевич
«При создании лунной базы что-то может пойти не так, — говорит Станкевич. — На вашу базу могут упасть микрометеориты или произойти лунотрясения, или лунная пыль попадёт не в те части базы и вызовет повреждения, или экстремальные перепады температур вызовут трещины в компонентах или конструкциях базы».
Станкевич будет сосредоточена на тестировании различных стратегий проектирования для создания этой защитной архитектуры из реголита. Для начала она смоделирует повреждения, вызванные микрометеоритами.
Вместо того чтобы сгорать, как это происходит в плотной атмосфере Земли, микрометеориты пронизывают почти несуществующую атмосферу Луны со скоростью от 8 до 72 километров в секунду. Это примерно в 9–86 раз быстрее, чем типичная скорость пули.
Отсутствие атмосферы также позволяет космическим лучам и солнечным частицам беспрепятственно достигать поверхности Луны, в то время как температура колеблется на сотни градусов между полным солнечным светом и абсолютной тенью.
Но часть сложности ремонта постоянной станции на Луне заключается в том, чтобы знать, когда она вообще получила повреждения. Чтобы решить эту проблему, Станкевич будет моделировать, как повреждение внешней конструкции может привести к изменению температуры внутри защищаемого ею обитаемого модуля с нормальным для человека давлением.
«Эта защитная архитектура из реголита также предназначена для защиты людей от экстремальных температур, — объясняет она. — Она действует как изоляция или теплоотвод, чтобы энергосистемам внутри обитаемого модуля не приходилось подавать дополнительную энергию для поддержания комфортного диапазона».
Когда защитная архитектура повреждена, она становится менее способной к экранированию, что означает, что энергосистемам необходимо потреблять больше энергии, чтобы поддерживать комфорт людей. Дополнительный расход энергии в секции модуля может служить предупреждающим сигналом, указывающим на то, что часть внешней защитной конструкции повреждена.
«Одна из вещей, на которую я обратила внимание в прошлом году, — это идея спекания или лазерной маркировки AprilTags на поверхности блоков», — добавляет она. Эта система меток двумерных штрихкодов похожа на QR-коды, но её можно обнаружить проще и с большего расстояния.
Проектирование лунного поселения. Автор проекта: Моника Станкевич
При осмотре внешней конструкции можно будет проверить, осталась ли каждая метка читаемой и на том же месте, где она была изначально размещена.
Но когда придёт время для ремонта, кто будет выполнять эту работу?
«Одна из вещей, которая всё ещё находится в стадии разработки, — как будет выглядеть наша лунная рабочая сила? Потому что когда у вас есть астронавты, которые находятся там в течение 30–60 дней, бо́льшая часть этого времени расписана по минутам», — объясняет Станкевич.
У астронавтов есть ежедневные эксперименты, которые нужно завершить, и они могут даже выполнять задачи на поверхности Луны, что, по словам Станкевич, они могут делать в течение всего 1–2 дней, прежде чем им придётся сделать запланированный перерыв. И, конечно, им нужно спать и удовлетворять свои потребности.
«Люди рассматривают робототехнику или роботизированную рабочую силу как способ решения этой проблемы», — говорит она. Но роботы создают свои собственные проблемы.
«Вы сначала проектируете среду обитания, а затем разрабатываете роботов, чтобы они справлялись с ней? Или вы проектируете среду обитания так, чтобы она была совместима с роботом?» — размышляет Станкевич.
Хотя Станкевич исследует эти вопросы в лунном контексте, она считает, что то, что мы узнаем о строительстве на Луне, можно применить и на Земле. «Я могу взять ту же концепцию проектирования и применить её к обычному австралийскому дому [или коммерческому зданию]», — говорит она.