|
Строительство бетонных сооружений на Марсе
|
|
|
|
Представьте, что вы только что прибыли на Марс в составе первого контингента поселенцев. Ваша первая задача: построить долговременную среду обитания с использованием местных материалов. Это может быть вода из полярных шапок, смешанная со специфическими почвами на поверхности. Они могут потребовать даже личного вклада — вашей крови, пота и слез. Использование таких материалов на месте - задача, которую команда иранских инженеров изучала в рамках исследовательского проекта по изучению местных материалов на Марсе.
|
|
|
|
Использование ресурсов на месте всегда было частью марсианских миссий и сценариев колонизации. Перевозить с собой строительные материалы для обитания дорого, а на борту корабля будет мало места. Как только вы поселитесь на Марсе, вы сможете использовать свой корабль в качестве среды обитания, пока не построите новую колонию. Но из чего вы собираетесь создавать новые дома?
|
|
|
|
На ум приходит цемент или бетон, изготовленный из того, что доступно на поверхности или непосредственно под ней. Авторы исследования, опубликованного в Acta Astronautica, Омид Каримзаде Сурешджани, Али Массуми и Холмреза Нури, сосредоточились на марсианском цементе. Они собрали данные о составе грунта с марсианских посадочных и орбитальных аппаратов и составили подборку типов бетона, которые могли бы использовать будущие колонисты. Затем они применили принципы проектирования конструкций и предложили несколько вариантов строительства на месте, используя так называемые диаграммы типа "паук"/"радар". Это позволяет проектировщикам зданий использовать данные для различных концепций архитектуры на Марсе.
|
|
|
|
|
|
|
Создавая этот марсианский город
|
|
|
|
Авторы, как и большинство из нас, предвидят появление постоянных поселений в ближайшие десятилетия. Они пишут: "Целью было бы создание на поверхности Марса самоподдерживающегося города (самодостаточной мегабазы), вмещающего по меньшей мере миллион человек. Однако строительство безопасных, стабильных и достаточного количества зданий, способных выдержать суровые марсианские условия, для такого населения будет сложной задачей. Из-за высоких затрат, связанных с импортом зданий, материалов и конструктивных элементов с Земли, все здания необходимо возводить на месте, используя местные ресурсы."
|
|
|
|
Давайте рассмотрим практичность и экономическую эффективность марсианского грунта (реголита). По химическому составу он богат необходимыми элементами для изготовления различных видов бетона. Конечно, не все реголиты одинаково полезны, поэтому они предлагают сканировать поверхность, чтобы найти лучшие сочетания материалов для обработки поверхности. Предположительно, эти сканирования помогут будущим жителям собирать лучшие коллекции. Доступ к этому сырью со всей планеты в конечном итоге должен сделать их экономически выгодными.
|
|
|
|
Проблемы, связанные со строительством на Марсе
|
|
|
|
Конечно, в таком строительном проекте есть и другие факторы, помимо доступности материалов. Здесь, на Земле, у нас есть многовековой опыт строительства в условиях гравитационного колодца с использованием знакомых материалов. Мы знаем, как строить здания при таком атмосферном давлении, и нам не приходится сталкиваться с суровыми условиями планеты, постоянно подвергающейся воздействию ультрафиолетового излучения. На Марсе возникает проблема создания зданий, которые должны выдерживать это излучение, низкое атмосферное давление и нехватку воды. Пониженное давление и гравитация на Марсе могут серьезно повлиять на долговечность бетона, изготовленного из марсианских материалов.
|
|
|
|
Помимо геологических условий планеты и состояния поверхности, для сбора, обработки и создания строительных материалов, необходимых для длительного проживания, требуется энергия. Вам нужен простой и экономичный источник энергии, особенно на начальном этапе. Маловероятно, что атомные электростанции будут первыми в списке объектов для строительства. Они требуют огромного количества ресурсов. Возможно, позже их можно будет построить, но не в первую очередь.
|
|
|
|
На первых порах основным ресурсом будет солнечная энергия. Кроме того, для производства цемента нужна вода. А вода - это особенно дефицитный ресурс на большей части Марса, за исключением полюсов. Они могли бы обеспечить некоторое количество воды из ледяных шапок, но вы, вероятно, захотите найти способ приготовления хорошего цемента с наименьшим количеством воды.
|
|
|
|
Использование органических вяжущих для строительных блоков Mars home
|
|
|
|
Интересно, что авторы упоминают нечто под названием "кровавый бетон" или его современную версию - астробетон. Эта концепция основана на древнеримской практике использования органических добавок к строительным материалам (например, крови животных, мочи и т.д.). Сейчас они не предполагают, что будущие марсиане должны "проливать кровь ради своего искусства", но наш организм довольно легко вырабатывает плазму. Это могло бы стать полезным ресурсом.
|
|
|
|
Вещество под названием "сывороточный альбумин человека" (HAS) изучается в качестве связующего вещества для смешивания с "астробетонными" материалами, а также с потом, слезами и мочой. Все это будет доступно в относительном изобилии в будущих поселениях на Марсе. Астробетон, изготовленный из марсианского грунта и "вклада" человека, является прочным строительным материалом, на прочность которого вы можете положиться (и вы надеетесь, что он не будет сильно пахнуть). По сути, астробетон - это безводный цемент.
|
|
|
|
Исследуем возможности
|
|
|
|
Авторы изучили 11 видов цемента, включая смеси геополимера и магний-кремнезема, для каждого из которых требуются особые материалы. Они отмечают, что серобетон, вероятно, станет наиболее перспективным материалом для строительства сооружений на Марсе. Другим потребуется больше времени для изучения и внедрения, чтобы понять, как их можно использовать в марсианских условиях.
|
|
|
|
В долгосрочной перспективе поиск и понимание материалов, доступных на Красной планете, поможет будущим колонистам построить необходимые места обитания и города. Наконец, авторы отмечают, что необходимо дополнительное изучение как материалов, так и марсианской среды с использованием данных текущих и будущих миссий.
|
|
|
|
Источник
|
