Pripučiamos Mėnulio bazės - ne tik teorija, bet ir netolima realybė?

NASA ir kompanijos "ILC Dover" bei "NSF" sukūrė pripučiamos Mėnulio bazės prototipą, kurį rengiasi vienerius metus testuoti Žemės sąlygomis Antarktidoje, McMurdo stotyje, pradedant nuo 2008 metų sausio. Tokio konstrukcinio sprendimo idėja yra dešimtmečių senumo, tačiau jai įgyvendinti prireiks pažangiausių technologijų.

Žvelgami į tipinius piešinius, vaizduojančius, kaip atrodys ateities Mėnulio arba Marso bazės, paprastai matome iš cilindrinių konstrukcijų pastatytus pastatus. Šie cilindrai išdėstomi horizontaliai arba vertikaliai, yra pagaminti iš metalo ir paprastai po jais sumontuoti raketų varikliai. Išties, dauguma techninių pasiūlymų, su kuriais susiduria NASA, planuodama įkurti tokią bazę Mėnulio Pietų poliuje, yra vienokia ar kitokia šio tradicinio požiūrio variacija.

Tačiau egzistuoja ir kitoks požiūris, nors ir nenaujas. Jo esmė – pripučiamų išsiplečiančių struktūrų naudojimas. Pripučiamas struktūras naudoti pasiūlė dar "Apollo" eros astro inžinieriai, tačiau technologijai dar teko "suaugti". Praėjus 40 metų jau gaminamos struktūros naudojant lanksčias medžiagas. Kai kurios šių struktūrų yra ypač didelės, įskaitant Denverio (JAV) oro uostą.

Praėjusio amžiaus devintajame dešimtmetyje NASA rimtai ėmėsi analizuoti pripučiamų konstrukcijų galimybes. NASA JSC (Johnson Space Center) pasiūlė gyvenamojo modulio variantą, kuris būtų pakabinamas po tarptautine kosmine stotimi ir kurį būtų galima naudoti kaip pradinį projektinį variantą tiriant galimybes erdvėlaiviuose ir planetų paviršiuose naudoti tokias bei pažangesnes technologijas. Deja, JSC jau buvo pradėję "žaisti" su žmonių misijomis į Žemės orbitą, kai Baltieji Rūmai (JAV) uždraudė tokias koncepcijas. "Transhab" veikla buvo nutraukta ir technologija buvo užkonservuota.

Laikui bėgant, milijonierius Robert Bigelowįsigijo didžiąją dalį intelektinės su "Transhab" projektu susijusios nuosavybės. Apjungęs šią informaciją su turimomis kitomis technologijomis, milijonierius po kurio laiko paleido du erdvėlaivius, nešančius tokias konstrukcijas – planuodamas ateityje įrengti gyvenamą komerciniais tikslais išlaikomą kosminę stotį.

Pranašumai

Pripučiamos struktūros turi daug pageidaujamų gerų charakteristikų – tiek jas naudojant atviroje kosminėje erdvėje, tiek planetų paviršiuje. Vienas akivaizdus pranašumas yra transportabilumas ir pastatymo paprastumas. Tradicinės plieninės ir medinės konstrukcijos netgi Žemės sąlygomis statomos savaitėmis. Tam reikia atlikti daug planavimo darbų, vėliau, konstruojant, viską reikia pastatyti iš atskirų detalių, jas kruopščiai jungiant tarpusavyje. Net kai tokiems darbams užbaigti skiriamos dešimtys žmonių, jie gali trukti ilgas valandas. Tuo tarpu "ILC Dover" pripučiama testinė bazė buvo statoma visas... 11 minučių. Siunčiant žmonių ekspedicijas į Mėnulį ar Marsą, toks statybų tempas yra akivaizdus privalumas.

Kitas aspektas – svoris ir užimamas tūris. Savaime suprantama, kad sugebėjus sumažinti dideliu nuotoliu transportuojamo krovinio masę ir užimamą tūrį, išlošiama išties nemažai. Būtent tuo pasižymi pripučiamos struktūros.

Kai susiduriama su tokiais aspektais, kaip ekranavimas nuo radiacijos, ultravioletinių spindulių išsklaidymas, dideli temperatūros kitimo diapazonai bei kitais veiksniais, kurie ypač aktualūs svetimuose pasauliuose, pripučiamos struktūros vėlgi turi savo "kozirių". Tačiau planuojant tokias medžiagas naudoti Mėnulyje bei Marse, šios pripučiamos struktūros turi tapti elastiškesnėmis, tvirtesnėmis ir patvaresnėmis nei Žemėje naudojami analogai. Tačiau kaip naudotis pripučiamomis struktūromis kituose pasauliuose – galime pradėti mokytis jau dabar.

Projekto komanda

Ši testinė bazė buvo pagaminta gan neįprastomis aplinkybėmis – suderinus vyriausybės ir privataus sektoriaus pajėgas – NASA, NSF ir ILC Dover. NASA pasirašė partnerystės sutartį su ILC. Partneriai investavo į projektą po $295000 – tokio dydžio kompanijoms tai kol kas nykstamai mažos sumos. Bazės gyvenamasis modulis buvo pagamintas "ILC Dover". Toks gamintojo pasirinkimas buvo visiškai natūralus – kompanijos inžinieriai turi dešimtmečius darbo su astronautų kostiumais ir įvairiomis pripučiamų ir lanksčių medžiagų struktūromis patirties. Transportavimo bei kitas išlaidas, susijusias su bazės įrengimu, finansavo NSF.

Nauda

Tiek NASA, tiek ILC gauna naudos, atlikdami pripučiamos gyvenamosios struktūros bandymus tokioje tolimoje ir atšiaurioje aplinkoje kaip Antarktida. Pastatui gaminti naudotos medžiagos nėra pritaikytos naudojimui kitose planetose ar atviroje erdvėje – dabartinis eksperimentas yra daugiau skirtas ištirti, ko prireiks norint greitai ir efektyviai pastatyti bei eksploatuoti tokį pastatą vienoje iš agresyviausių aplinkų visoje Žemėje. Žinoma, tikrus bandymus Žemės sąlygomis atlikti sudėtinga – tam reikėtų pakankamai erdvios vakuuminės kameros. Tokiems bandymams atlikti pastatas bus gaminamas iš specialių medžiagų, galinčių atlaikyti tokius slėgio ir temperatūros pokyčius.

NSF iš šio projekto taip pat gaus naudos. Nemaža dalis kompanijos veiklos susijusi su logistikos bei tiriamosios veiklos Antarktidoje aptarnavimu ir palaikymu. McMurdo stotis (kurioje bus atliekami bandymai) bei kitos stambiosios bazės statomos naudojant tvirtas ir ilgalaikes, bet brangias ir sudėtingai montuojamas struktūras. Dauguma veiklos Antarktidoje reikalauja naudoti laikinas struktūras, kurias reikia dažnai montuoti ir demontuoti. Dabartiniu metu naudojamos (nuo pat 1950 metų) cilindrinės konstrukcijos tipas yra vadinamas "Jamesway". Tai – metalinis skeletas, padengtas keliais brezento sluoksniais ir užpildytas stiklo pluošto izoliacija. Nors ši bazinė konstrukcija naudojama jau daugiau kaip pusė amžiaus, ji yra sudėtingai pastatoma bei turi kitų apribojimų. Jei pasitvirtins galimybė naudoti pripučiamas struktūras, tai būtų akivaizdus pranašumas NSF kompanijai.

Ir, žinoma, jei ekspedicija yra ribota resursų požiūriu – pavyzdžiui, keliaujant į tokias vietas kaip Mėnulis ar Marsas arba keičiant bazės vietą šiose planetose – privalumas būtų su kuo mažesnėmis laiko ir kitomis sąnaudomis transportuoti kaip galima didesnį gyvenamosios erdvės kiekį.

Pripučiamos bazės struktūra 

Į gyvenamąją erdvę patenkama per oro šliuzą, kurio plotis 180cm, ilgis 120cm, o lubų aukštis – 200cm. Vidinė pastato dalis yra 7,2m ilgio ir 5,8m pločio. Lubos yra tik 2,4m aukščio, tačiau to visiškai pakanka. Iš konstrukcijos išleidus orą ir supakavus, visas pastatas ir jo izoliacija sveria 500kg ir telpa į dvi 120cm x 120cm x 240cm matmenų pakuotes. Oro šliuzas supakuojamas į atskirą pakuotę, kuri yra panašaus dydžio ir sveria apie 200kg. Tokį krovinį nesunkiai gali pakelti nedidelis lėktuvas, toks kaip "De Havilland DHC-6 Twin Otter".

Gyvenamoji bazės erdvė yra padaryta iš dviejų modulių, sujungtų tarpusavyje. Norint prailginti pastatą, užtenka prijungti norimą skaičių papildomų modulių. Viename gale prijungiamas oro šliuzas, kitame sumontuojamos didelės "garažo" tipo durys. 

Struktūrą sudaro sutvirtinančios juostos ir pripučiami karkaso elementai, "apvilkti" išoriniu pripučiamu apvalkalu. Ji yra pakankamai tvirta, o pripūtimui pakanka naudoti netgi mažesnį nei 1,1 atmosferos slėgį. Struktūros viduje įrengtos jungtys, prie kurių galima montuoti lentynas. Grindys dabartiniu metu padengtos perdirbta porolono danga.

Žvelgiant į konstrukcijos išorę matomi baltos medžiagos "lopai". Tai vietos, prie kurių pririšamos būstą vietoje laikančios virvės, analogiškai kaip ir tipinėse palapinėse. Ši medžiaga pritvirtinta taip, kad apkrovos jėgą paskirstytų kaip galima didesniam paviršiaus plotui.

Laikančiosios virvės kitas galas pririšamas prie į amžinąjį įšąlą įtvirtintų kablių. Išilgai kairiosios ir dešiniosios pastato pusės apatinės dalies pritvirtinti specialūs maišai, į kuriuos bus talpinama uolienų skalda – taip bus bandoma ištirti, ar toks būdas bus tinkamas pastatui apsaugoti nuo radiacijos jam būnant Mėnulyje. Idealiu atveju uolienų sluoksniu tektų padengti visą konstrukciją., todėl tuo pat metu bus stebima, kaip kinta struktūros savybes šiuos maišus užpildant daug sveriančiomis medžiagomis.

Duomenys, sensoriai ir videokameros

Kadangi tai yra technologijos išbandymas, kompanijos pasiryžusios tiksliai užfiksuoti visus procesus, bet kuriuo metu vykstančius pripučiamoje struktūroje. Į patį medžiagos paviršių įterpti akselerometrai bei įtempimo sensoriai, matuojantys struktūros apkrovas. Taip pat sumontuoti temperatūros, slėgio, CO2, dūmų sensoriai. Tiek viduje, tiek išorėje bus sumontuotos internetinės videokameros, valdomos nuotoliniu būdu. Taip pat pastato išorėje bus sumontuota meteorologinė stotelė.

Visi surinkti iš sensorių ir kitos įrangos duomenys bus perduodami į kompiuterį. Kompiuteris vienu metu valdo pastato sistemas, surenka duomenis ir perduoda juos į NASA ir ILC. Pastato komunikacijoms užtikrinti bus panaudota McMurdo stoties interneto infrastruktūra.

Idealiu atveju pripučiamas pastatas turėtų autonomiškai veikti vienerius metus – tačiau egzistuoja nemaža tikimybė, jog kartas nuo karto teks atlikti smulkius patikrinimo, aptarnavimo ar netgi remonto darbus. Visa tai atliks McMurdo stotyje esantis personalas. 

Planetiniai analogai

Šis darbas susijęs ne tik su technologijos išbandymu. Tai taip pat yra būdas sukaupti pirminę patirtį apie tokios technologijos eksploatavimą. Tai tarsi namų darbų paruošimas čia, Žemėje – prieš skrendant į kitas planetas, reikia rasti vietų, kur būtų galima sukurti bent kiek panašias sąlygas į tas situacijas bei aplinkas, kurias mes tikimės rasti kituose pasauliuose.

Šie planetiniai analogai nėra idealios kosminių vietovių imitacijos, tačiau šie analogai leidžia mokslininkams, inžinieriams ir vadybininkams ženkliai patobulinti projektą jo dar net nepradėjus testuoti "rimtoje" – kosminėje – aplinkoje. Antarktida ir Arktis yra vienos geriausių vietų naujai aparatūrai ir veiklai testuoti. Kai kuriems gali kilti klausimas – kodėl NASA eikvoja lėšas transportuodama pripučiamos bazės modulį į Antarktidą, kai tą lengvai galima atlkti automobilių stovėjimo aikštelėje šalia NASA centro. Tiesa. Ir jei kas nors sugenda, tai galima lengvai pataisyti. Irgi tiesa.

Čia glūdi esminė priežastis, kodėl keliavimas į Antarktidą ar bet kokią kitą tolimą vietovę yra taip svarbu. Buvimas ten yra svarbesnis nei galvojimas apie buvimą ten. Jei planuojama sukurti kažką, kas turės būti tvirta, elastiška, patikima ir autonomiška (idealios savybės bet kam, kas planuoja keliauti į Mėnulį ar Marsą), tenka įdėti nemaža intelektinių pastangų. Tai – gaminys, kuris negali sugesti, nes resursai bus labai riboti, o jei kas nors suges, tai turi būti nesudėtingai pataisoma. Vienas dalykas tokį gaminį bandyti įprastoje žmonėms aplinkoje, kai bet kada gali nubėgti į prekybos centrą ir nusipirkti viską, ko trūksta, ir kitas dalykas, kai bandymai atliekami tikrą iššūkį keliančioje vietovėje. Čia gali atsitikti viskas kas netikėta. Aparatūros ir medžiagų parduotuvė – tai ne sprendimas; sprendimą reikia sugalvoti vietoje. O poreikis sugalvoti sprendimą ar patobulinti jau esantį visada yra didesnis ekstremaliose ir inžinerinę bei asmeninį riziką keliančiose situacijose nei tada, kai absoliučiai nėra jokios rizikos.

Išmoktos pamokos

Šio pripučiamo gyvenamojo modulio transportavimas į Antarktidą ir jo išbandymas ten turėtų duoti daug vertingos informacijos. Tikėkimės, jog NASA, ILC ir NSF šiuos duomenis ir naujas lėšas investuos tam, kad pagaminti dar geresnius pripučiamus bazių modulius. Galiausiai toks gaminys turėtų būti išbandytas pačiomis ekstremaliausiomis sąlygomis, be jokio žmogaus įsikišimo. Kam to reikia? Netgi pati brangiausia įranga pasaulyje nėra idealiai patikima, tačiau šiuo atveju mes kalbame ne tik apie įrangą, bet ir apie ateities astronautų gyvybes. Jei kažkas suges, geriau tai tegul sugenda dabar, Žemėje, o ne, tarkim, Marse, kur pagalbos tikėtis nebus iš kur.

Tuo tarpu kitose bandymų vietose jau galima pradėti ruošti viską ko reikia eksperimentams su šia pripučiama konstrukcija vakuume. Jei konstrukcija veiks be priekaištų, vakuume patalpintoje struktūroje galės apsigyventi patys eksperimentatoriai – visa tai galima atlikti pačioje Žemėje, nebūtina siųsti brangiai kainuojančią ekspediciją, kuri transportuotų krovinį į Mėnulį, kol čia neišbandėme visko, ką leidžia vietinės aplinkos savybės ir žmogaus sukurta įranga. Tik tada, kai čia bus išbandyta viskas, kas galima, tolimesnius tyrimų etapus bus galima perkelti į kitas planetas.

   

Facebook komentarai