ในช่วงเวลาของการสำรวจอวกาศที่น่าตื่นเต้น แต่ท้าทายนี้เวลากำลังใกล้เข้ามาสำหรับแนวคิดการออกแบบที่จริงจังสำหรับที่อยู่อาศัยแรกที่จะถูกสร้างขึ้นบนภูมิทัศน์ดวงจันทร์ ในบทความก่อนหน้านี้เราได้ตรวจสอบอันตรายที่เกี่ยวข้องกับความพยายามดังกล่าวเราได้ตรวจสอบโครงสร้างที่มีให้เราเราได้ระบุรายละเอียดโครงสร้างคล้ายโรงเก็บเครื่องบินเฉพาะที่อาจใช้วัสดุที่ขุดในท้องถิ่น ตอนนี้เรามองไปที่องค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นไปได้ที่จำเป็นสำหรับการสนับสนุนอาณานิคมบนดวงจันทร์ Florian Ruess วิศวกรโครงสร้างที่ทำงานเกี่ยวกับอนาคตของที่อยู่อาศัยในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงยังใช้เวลากับนิตยสารอวกาศเพื่อแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับอนาคตของมนุษยชาติบนพื้นดินดวงจันทร์ ...
ลองนึกภาพพยายามสร้างโครงสร้างบนพื้นผิวของดวงจันทร์ สองอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดที่ผู้มาตั้งถิ่นฐานคนแรกจะเจอคือแรงโน้มถ่วงที่ต่ำมากและฝุ่นละเอียดที่ก่อให้เกิดปัญหาการก่อสร้างทุกประเภท แม้ว่าดูเหมือนว่าที่อยู่อาศัยแรกจะถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการอัตโนมัติก่อนที่มนุษยชาติจะวางเท้าบนดวงจันทร์ แต่การสร้างโครงสร้างพื้นฐานการตั้งถิ่นฐานจะเป็นปัญหาหลักของวิศวกรเพื่อให้การก่อสร้างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
โครงสร้างพื้นฐานจะเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับนักวางแผนภารกิจ วัสดุก่อสร้างจะประดิษฐ์ได้อย่างไร วัสดุจะถูกส่งไปยังคนงานก่อสร้างอย่างไร น้ำและอาหารอันมีค่าจะถูกส่งไปยังอาณานิคมของดวงจันทร์ที่มีลูกนกอย่างไร สามารถจัดหายานพาหนะจาก A ถึง B ด้วยความพยายามเพียงเล็กน้อยได้หรือไม่?
ตัวอย่างประวัติศาสตร์ของประสิทธิภาพของโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งที่มีประสิทธิภาพสามารถเห็นได้ในการรวมตัวกันของเมืองรอบ ๆ แม่น้ำ (ตามธรรมเนียมวิธีที่เร็วที่สุดในการขนส่งผู้คนและวัสดุทั่วประเทศ) คลองเป็นเครื่องมือในการนำเมืองต่างๆมาสู่ชีวิตในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมในสหราชอาณาจักรในปลายศตวรรษที่ 18 เมื่อเส้นทางรถไฟเชื่อมโยงตะวันออกและตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 การเพิ่มขึ้นของประชากรได้รับการฝึกฝนโดยการถอนรากถอนโคนของประชาชนและ“ การตั้งรกราก” พื้นที่เกษตรกรรมใหม่ที่เข้าถึงได้ ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา“ Southern California Freeway Effect” มีหน้าที่รับผิดชอบในการเพิ่มสถานีบริการน้ำมันร้านอาหารร้านค้าตามด้วยที่อยู่อาศัยสำหรับคนงานในที่สุดเมืองและเมืองต่าง ๆ ล้วนตั้งอยู่ในทำเลที่สะดวกต่อการขนส่ง
การล่าอาณานิคมของดวงจันทร์และดาวอังคารในอนาคตจะเป็นไปตามหลักการเดียวกัน ความสำเร็จของการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์จะขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของโครงสร้างการขนส่งเป็นอย่างมาก
ดูเหมือนว่าการขนส่งส่วนใหญ่รอบดวงจันทร์จะขึ้นอยู่กับวิธีการล้อต่อไปนี้จากยานพาหนะภาคพื้นดินและลองและทดสอบ "บั๊กกี้ดวงจันทร์" จากภารกิจ Apollo ในปี 1960 และ 70 อย่างไรก็ตามมีข้อเสียที่สำคัญบางประการ การจัดการปัญหานี้ Florian Ruess วิศวกรโครงสร้างและผู้ทำงานร่วมกับ Haym Benaroya (ซึ่งมีการตีพิมพ์บทความนี้อ้างอิง) ชี้ให้เห็นปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับโหมดการขนส่งนี้:
“สำหรับภารกิจใด ๆ จะต้องมีการขนส่งส่วนบุคคลและการแก้ปัญหาที่ชัดเจนคือยานพาหนะล้อเลื่อน แต่มีปัญหาร้ายแรงสองสามข้อที่ใช้วิธีนี้:
- ลดแรงฉุด 1/6 แรงโน้มถ่วงและดินบนดวงจันทร์ทำให้เกิดแรงฉุดเหมือน [Mars Exploration Rovers] วิญญาณและโอกาสบนดาวอังคารสามารถติดอยู่ได้ง่ายหรือต้องการพลังมากในการเดินทาง
- ฝุ่น. ประสบการณ์ของอพอลโลแสดงให้เห็นว่าฝุ่นจำนวนมากลอยอยู่ในยานพาหนะที่มีล้อ ฝุ่นนี้เป็นอันตรายต่อเครื่องจักรและมนุษย์เมื่อหายใจเข้า.”
- Florian Ruess (การสื่อสารส่วนตัว)
ดังนั้นการเดินทางไปรอบ ๆ ใน“ dune buggy” ที่ได้รับการแก้ไขอาจไม่ใช่คำตอบสำหรับฐานดวงจันทร์ที่จัดตั้งขึ้นดังนั้นโครงสร้างพื้นฐานของถนนบางรูปแบบจึงจำเป็นหากมีการใช้ล้อขนส่ง
การรบกวนฝุ่นบนพื้นผิวดวงจันทร์นั้นอยู่ไกลจากปัญหาเล็กน้อย จากประสบการณ์ของนาซ่าที่มีต่อภารกิจของอพอลโลผู้สนับสนุนที่ใหญ่ที่สุดต่อการสร้างฝุ่นคือการถอดและเชื่อมโยงไปถึงโมดูลดวงจันทร์ 50% ของ regolith นั้นเล็กกว่าทรายละเอียดและประมาณ 20% นั้นเล็กกว่า "ฝุ่น" 0.02 มม. ที่สงวนการพิมพ์ครั้งแรกของ Neil Armstrong มันเป็นองค์ประกอบที่ดีมากของ regolith ที่สามารถทำให้เกิดปัญหาทางกลและสุขภาพ:
- การด้อยค่าการมองเห็น
- การอ่านตราสารไม่ถูกต้อง
- เคลือบฝุ่น
- สูญเสียแรงฉุด
- การอุดตันของกลไก
- รอยขีดข่วน
- ปัญหาการควบคุมความร้อน
- ซีลล้มเหลว
- การสูด
ดังนั้นจึงดูเหมือนชัดเจนว่าการสร้างฝุ่นควรถูกเก็บไว้ให้น้อยที่สุดเนื่องจากปัจจัยนี้อาจเป็นอุปสรรคสำคัญต่อโครงสร้างพื้นฐานของการตั้งถิ่นฐาน
ถนนจะเป็นคำตอบที่สมบูรณ์แบบสำหรับอาณานิคมดวงจันทร์ใหม่ พวกเขาจะให้รถลากที่มีแรงฉุดที่จำเป็นอย่างมาก (เช่นมีผลกระทบกับประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของยานพาหนะ) และอาจลดปริมาณของฝุ่นละอองโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าพื้นผิวถนนถูกยกขึ้นเหนือ regolith โดยรอบ อย่างไรก็ตามถนนมีข้อเสีย พวกเขามีค่าใช้จ่ายมหาศาลและอาจเป็นเรื่องยากที่จะสร้าง การหลอมรวม regolith เพื่อสร้างพื้นผิวที่แข็งแกร่งอาจเป็นคำตอบ แต่ตามที่ Ruess ชี้ให้เห็น“ ... นี่ต้องใช้พลังงานมหาศาลซึ่งไม่สามารถจัดหาได้ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว” ดังนั้นรูปแบบของพลังงานสำรองจะต้องมีการดำเนินการก่อสร้างดังกล่าว
แม้ว่าการก่อสร้างถนนจะเป็นที่ต้องการอย่างมาก แต่ก็อาจเป็นไปไม่ได้ แต่อย่างน้อยในช่วงแรกของการพัฒนาการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ การพัฒนาที่เกิดขึ้นใหม่ในการขนส่งพื้นที่ทางเลือกคือวิธีการบินขึ้นและลงในแนวดิ่ง แต่ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้าการบินขึ้นและลงจอดด้วยจรวดนั้นก่อให้เกิดฝุ่นจำนวนมาก แต่หากมีหลายฐานบนดวงจันทร์นี่อาจเป็นไปได้ว่า“ …ผู้คนจำนวนมากแนะนำวิธีแก้ปัญหาต่าง ๆ สำหรับเส้นทางที่จะใช้บ่อย ๆ เช่นการเดินทางจากแผ่นรองลงจอดไปจนถึงข้อตกลง Ruess เสริม
วิธีการแก้ปัญหาก็คือรูปแบบการขนส่งที่จัดตั้งขึ้น หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับพื้นผิวโดยสิ้นเชิงดังนั้นการลดฝุ่นและหลีกเลี่ยงอุปสรรคเคเบิลคาร์ทางจันทรคติอาจเป็นไปได้ ดูเหมือนว่าเครือข่ายการขนส่งรถเคเบิลดังกล่าวจะมีประสิทธิภาพสูง “ ช่วงที่มีขนาดใหญ่มากจะเป็นไปได้บนดวงจันทร์ดังนั้นโครงสร้างพื้นฐานจึงไม่แพงเกินไป” Ruess ชี้ให้เห็น ความเป็นไปได้นี้กำลังได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังโดยนักวางแผนการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์
เมื่อมองย้อนกลับไปในบทความก่อนหน้าในซีรีส์ Florian Ruess แสดงความคิดเห็นว่าฐานจันทรคตินั้นสามารถเคลื่อนที่ได้หรือไม่และชี้ให้เห็นถึงความยากลำบากอย่างร้ายแรงที่นักวางแผนการตั้งถิ่นฐานจะต้องเผชิญหากต้องใช้วัสดุขุดในพื้นที่:
“ฉันไม่ใช่แฟนตัวยงของฐานโทรศัพท์มือถือ ระบบที่รวมถึงการผลิตพลังงานการสื่อสารและอุกกาบาตระยะยาวและการป้องกันรังสีโดยเฉพาะอย่างยิ่งดูเหมือนจะไม่เป็นไปได้สำหรับฉัน แต่ยานพาหนะที่มีล้อสามารถออกแบบให้มีความดันได้ซึ่งสามารถรับใช้ภารกิจทางวิทยาศาสตร์ได้นานหลายวัน นี่จะเป็นทางออกที่ดีในการขยายขีดความสามารถของฐานถาวร
“วัสดุในท้องถิ่นเป็นปัญหาที่สำคัญ แต่ยาก การวิจัยของฉันจนถึงตอนนี้แสดงให้เห็นว่าหลังจากที่ได้มีการจัดตั้งและประสบการณ์เกี่ยวกับปัญหาทางจันทรคติและวัสดุที่ได้รับเราจะอยู่ในฐานะที่จะกล้าและสร้างที่อยู่อาศัยจากวัสดุในท้องถิ่น ไม่แน่นอนก่อนที่มนุษย์จะเหยียบย่ำดวงจันทร์ และโปรดลืมเกี่ยวกับคอนกรีตดวงจันทร์ที่อ้างถึงมาก! มีผู้ทำสต็อปจำนวนมากสำหรับวัสดุจินตภาพนี้ที่ฉันไม่ต้องการแม้แต่จะกล่าวถึง แอปพลิเคชั่นเฉพาะวัสดุในพื้นที่แรกที่ฉันเห็นคืออุกกาบาตและการป้องกันรังสีโดยใช้ regolith เป็นวัสดุป้องกัน”
- การสร้างฐานดวงจันทร์: ส่วนที่ 1 - ความท้าทายและอันตราย
- การสร้างฐานดวงจันทร์: ส่วนที่ 2 - แนวคิดที่อยู่อาศัย
- การสร้างฐานดวงจันทร์: ส่วนที่ 3 - การออกแบบโครงสร้าง
- สร้างฐานดวงจันทร์: ส่วนที่ 4 - โครงสร้างพื้นฐานและการขนส่ง
“ การสร้างฐานดวงจันทร์” อ้างอิงจากการวิจัยของ Haym Benaroya และ Leonhard Bernold (“วิศวกรรมฐานดวงจันทร์“)
พร้อมสัมภาษณ์พิเศษกับ Florian Ruess วิศวกรโครงสร้างที่อยู่อาศัยและผู้ก่อตั้ง Habitats for Extreme En Environment - HE2
-Florian Ruess การสื่อสารส่วนตัว
ขอขอบคุณ Florian Ruess สำหรับเวลาของเขาในการมีส่วนร่วมในบทความนี้ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับงานของเขาและการออกแบบที่อยู่อาศัยในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเขาที่: HE-squared.com
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอนาคตของการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ตรวจสอบ Moon Society และ Lunarpedia ซึ่งเป็นแหล่งข้อมูลความร่วมมือ
