|
Луноходы, реголит, роботы. План освоения Луны
|
|
|
|
«Почва», покрывающая поверхность Луны, на самом деле не почва. Это мелкий, смертельно опасный, абразивный порошок из обломков горных пород и зазубренного стекла, который разрывает прокладки, пробивает уплотнения и находится в безвоздушной среде, подверженной воздействию нефильтрованного излучения и перепадам температуры, способным деформировать сталь. Ученые называют его лунным реголитом.
|
|
|
|
Для инженеров и космического сообщества лунный реголит — один из самых агрессивных строительных материалов в истории человечества. Для исследователей из Техасского университета A&M это сырье для следующего рубежа человечества — постоянного лунного поселения.
|
|
|
|
С открытием НАСА своего нового Лунного инновационного парка — базы, предназначенной для поддержки присутствия человека и операций в лунной среде, — университет становится ключевым игроком в решении самой насущной задачи агентства: как осуществлять строительство на Луне.
|
|
|
|
«Мы отходим от эпохи «флагов и следов», — сказал доктор Патрик Суэрманн, профессор строительных наук в Колледже архитектуры и отставной подполковник ВВС США. — Мы должны перестать думать как исследователи и начать думать как поселенцы. Это значит строить из того, что есть под нашими ногами».
|
|
|
|
Суэрманн недавно представил свое видение и работу на конференции «Земля и космос 2026», проходившей в отеле и конференц-центре Техасского университета A&M.
|
|
Проблема на миллион долларов
|
|
|
|
Чтобы построить цивилизацию, люди не могут быть космическими туристами, несущими свой собственный багаж; будущим поселенцам придется использовать ресурсы, уже находящиеся на Луне. «Доставка материалов на Луну обходится примерно в 1–1,3 миллиона долларов за килограмм», — сказал Суэрманн.
|
|
|
|
|
|
|
Экономические затраты становятся еще более ошеломляющими, если рассматривать ситуацию в масштабе. В отчете 2018 года о лунной архитектуре подсчитано, что транспортировка ракетного топлива с Земли на Луну стоит примерно 10 000 долларов за килограмм. Но если бы это же топливо производилось на Луне, предполагаемая стоимость резко бы снизилась до 500 долларов, что почти в 20 раз дешевле.
|
|
|
|
«Высокая стоимость доставки на Луну — это проблема на миллион долларов», — сказал Суэрманн. «Каждый раз, когда вы можете уменьшить массу полезной нагрузки, вы экономите целое состояние. Вот почему будущее зависит от строительства инфраструктуры из ресурсов, уже имеющихся на Луне».
|
|
Центр управления космической гонкой
|
|
|
|
Идея строительства на Луне с использованием её собственных ресурсов лежит в основе растущего сотрудничества между университетом, частной промышленностью и государственными учреждениями. В этом направлении активно участвует Космический институт Техасского университета A&M под руководством доктора Роберта Амброуза, профессора машиностроения в Инженерном колледже.
|
|
|
|
При поддержке исторических инвестиций в размере 200 миллионов долларов от Законодательного собрания Техаса и расположенный по соседству с Космическим центром имени Джонсона в Хьюстоне, институт призван стать ведущим национальным центром исследований, робототехники и испытаний за пределами Земли.
|
|
|
|
«Одной из самых впечатляющих особенностей этого комплекса площадью 240 акров являются его испытательные полигоны площадью два с половиной акра: один имитирует поверхность Луны, другой — Марса», — сказал Суэрманн.
|
|
|
|
Институт имитирует суровые реалии внеземного строительства, одновременно внедряя новое поколение робототехники, автономных систем и космических вездеходов, используя прямые каналы связи с лабораторией робототехники и автоматизации (RAD).
|
|
|
|
Но Космический институт — это больше, чем просто исследовательский кампус, это центр инноваций. «Это не просто объект», — сказал Суэрманн. «Это место, где молодые исследователи и следующее поколение ученых могут заинтересоваться и подготовиться к решению самых сложных задач в освоении космоса».
|
|
|
|
В то время как институт создает ландшафт, лаборатория автоматизации строительства, безопасности и образования (CASE), возглавляемая доктором Жилем Альбеайно, доцентом кафедры строительных наук в Колледже архитектуры, фокусируется на промышленном «мозге» будущего лунного строительства.
|
|
|
|
Здесь исследователи впервые применяют смешанную реальность, то есть то, как люди и машины будут работать вместе как партнеры, а не просто как дистанционно управляемые инструменты.
|
|
|
|
Будущие лунные строительные площадки могут выглядеть как сцены из научно-фантастического фильма: луноходы, перевозящие реголит по поверхности Луны, роботизированные манипуляторы, печатающие стены слой за слоем, и инженеры на Земле, контролирующие работы через VR-гарнитуры.
|
|
|
|
«На Луне строительные работы будут зависеть от полуавтономных роботизированных систем», — сказал Суэрманн. «Лаборатория CASE возглавляет исследования того, как люди и машины могут работать вместе в условиях, где люди не могут безопасно делать все сами».
|
|
|
|
Эта проблема усугубляется на Луне. Там нет естественной защиты от радиации, температура резко колеблется между лунной ночью и днем, пыль может проникать в оборудование, и даже простой ремонт становится высокорискованной операцией.
|
|
|
|
«Каждый инструмент имеет значение. Каждый грамм материала, который вы перевозите, имеет значение», — сказал Суэрманн. «Итак, возникает вопрос: как использовать саму окружающую среду в качестве цепочки поставок и как можно использовать машины в качестве партнеров в сложных условиях?»
|
|
|
|
Для Суэрмана уроки, определяющие лунное строительство, не ограничиваются его академическими исследованиями в области моделирования и проектирования в сфере информатики и строительных наук. Они также получены за два десятилетия службы в самых суровых условиях Земли.
|
|
|
|
До поступления в Техасский университет A&M в 2017 году Суэрман служил в ВВС США, участвуя в операциях в изолированных регионах, таких как Гуам и Гренландия. Его миссия? Создание устойчивой инфраструктуры и баз, поддерживающих военные операции.
|
|
|
|
«Мой опыт службы в ВВС США оказал на меня огромное влияние и изменил мою жизнь», — сказал Суэрман. «Он многому меня научил в строительстве, и тому, что всё, что может пойти не так, обязательно пойдёт не так».
|
|
|
|
Одна из командировок в Афганистан оставила особенно сильное впечатление. Он руководил совместной военной операцией по строительству взлетно-посадочной полосы и базы посреди пустынной нейтральной полосы. «Песок был очень мелким, похожим на тальк, порошкообразным», — сказал Суэрман. «Под ним скрывались огромные валуны».
|
|
|
|
Логистика строительства была настоящим кошмаром. Однако для Суэрмана это была захватывающая инженерная экспедиция — странное чувство, напоминающее те трудности, с которыми сейчас сталкиваются исследователи при планировании лунных экспедиций.
|
|
|
|
«Для меня это показывает, что лунный реголит не так уж сильно отличается от рельефа нашей Земли», — сказал Суэрман. «В конце концов, строительство есть строительство».
|
|
|
|
Сегодня Суэрман передает этот дух экспедиций партнерам по миссии, академическим сотрудникам и новому поколению студентов Техасского университета A&M.
|
|
|
|
В стенах Колледжа архитектуры его опыт играет междисциплинарную симфонию, объединяя инженерию, менеджмент и технологии — дирижируя научной мелодией, где теории встречаются с важными открытиями и приложениями.
|
|
|
|
«Прелесть работы строителей в том, что мы берем идеи, которые живут в компьютерных симуляциях, и воплощаем их в жизнь», — сказал Суэрман. «Это не конвейер; это идеи, которые мы превращаем в универсальные приложения. Чтобы руководить будущим, нужно знать, как все делается сейчас».
|
|
|
|
По мере того, как НАСА приближается к своей цели — созданию постоянной лунной базы к 2040 году, миссия студентов-агломераций остается ясной: не просто посетить Луну, а остаться там навсегда. И они строят это будущее слой за слоем лунного реголита.
|
|
|
|
Источник
|
