Aufbau einer Mondbasis: Teil 4 – Infrastruktur und Transport

In dieser aufregenden, aber herausfordernden Phase der Weltraumforschung rückt die Zeit für ernsthafte Gestaltungskonzepte für die ersten Lebensräume, die auf der Mondlandschaft errichtet werden, schnell näher. In früheren Artikeln haben wir die mit einem solchen Unterfangen verbundenen Gefahren untersucht, die uns zur Verfügung stehenden Strukturen untersucht und sogar eine bestimmte hangarähnliche Struktur detailliert beschrieben, bei der möglicherweise lokal abgebaute Materialien verwendet werden. Nun untersuchen wir die möglichen Infrastrukturelemente, die zur Unterstützung einer lebensfähigen Kolonie auf dem Mond benötigt werden. Florian Ruess, ein Bauingenieur, der an der Zukunft von Lebensräumen in extremen Umgebungen arbeitet, nahm sich auch einige Zeit beim Space Magazine Zeit, um seine Meinung zur Zukunft der Menschheit auf Mondboden zu äußern.

Stellen Sie sich vor, Sie möchten eine Struktur auf der Oberfläche des Mondes aufbauen. Zwei der größten Hindernisse, auf die die ersten Mond-Siedler stoßen werden, sind die sehr geringe Schwerkraft und der feine Staub, der alle möglichen Bauprobleme verursacht. Obwohl es wahrscheinlich ist, dass die ersten Lebensräume durch automatisierte Prozesse geschaffen werden, bevor die Menschheit überhaupt den Mond betritt, wird die Herstellung einer Siedlungsinfrastruktur für Ingenieure ein Hauptanliegen sein, damit der Bau so effizient wie möglich gestaltet werden kann.

Die Infrastruktur wird einer der wichtigsten Faktoren für Missionsplaner sein. Wie werden Baumaterialien hergestellt? Wie wird das Material an Bauarbeiter geliefert? Wie wird die junge Mondkolonie mit kostbarem Wasser und Nahrung versorgt? Können Versorgungsfahrzeuge mit geringem Aufwand von A nach B fahren?

Historische Beispiele für die Effektivität einer effizienten Verkehrsinfrastruktur sind das Zusammenwachsen von Städten um Flüsse (traditionell der schnellste Weg, Menschen und Material in einem Land zu transportieren). Kanäle waren maßgeblich daran beteiligt, Städte während der industriellen Revolution in Großbritannien im späten 18. Jahrhundert zum Leben zu erwecken. Als in der letzten Hälfte des 19. Jahrhunderts Eisenbahnlinien den Osten und Westen Nordamerikas verbanden, wurde das Bevölkerungswachstum von den Menschen beschleunigt, die das neue, zugängliche Ackerland entwurzelten und „bewohnten“. In den letzten 50 Jahren war der „südkalifornische Autobahneffekt“ für die Verbreitung von Tankstellen, Restaurants und Geschäften verantwortlich, gefolgt von Wohngebieten für Arbeiter – schließlich basieren ganze Städte auf dem einfachen Zugang für Transportmittel.

Die zukünftige bemannte Besiedlung von Mond und Mars wird höchstwahrscheinlich auf einem ähnlichen Prinzip beruhen. Der Erfolg einer Mondregelung hängt stark von der Effizienz der Transportstruktur ab.

Es ist wahrscheinlich, dass die meisten Transporte rund um den Mond von Methoden auf Rädern abhängen, die von Landfahrzeugen und bewährten „Mondbuggys“ aus den Apollo-Missionen in den 1960er und 70er Jahren stammen. Es gibt jedoch einige signifikante Nachteile. Florian Ruess, Bauingenieur und Mitarbeiter von Haym Benaroya (auf dessen Veröffentlichung dieser Artikel basiert), weist auf einige Probleme mit diesem Transportmittel hin:

Für jede Mission besteht immer die Notwendigkeit eines individuellen Transports, und die offensichtliche Lösung ist ein Radfahrzeug. Bei dieser Lösung gibt es jedoch einige schwerwiegende Probleme:

  • Reduzierte Traktion. Die Schwerkraft von 1/6 und der Mondboden machen die Traktion zu einem Problem, genau wie bei [den Mars Exploration Rovers] Geist und Gelegenheit auf dem Mars kann man leicht stecken bleiben oder braucht zu viel Kraft, um herumzukommen.
  • Staub. Die Erfahrung von Apollo zeigt, dass von Radfahrzeugen viel Staub aufgewirbelt wird. Dieser Staub ist beim Einatmen gefährlich für Maschinen und Menschen.”

– Florian Ruess (private Mitteilung)

Wenn Sie also in einem modifizierten „Dünenbuggy“ herumfahren, ist dies möglicherweise nicht die Antwort auf eine etablierte Mondbasis. Bei Verwendung von Radtransporten wäre eine Art Straßeninfrastruktur erforderlich.

Staub auf der Mondoberfläche zu stören, ist kein kleines Problem. Nach den Erfahrungen der NASA mit den Apollo-Missionen war der Start und die Landung von Mondmodulen bei weitem der größte Beitrag zur Staubentwicklung. 50% des Regolithen sind kleiner als feiner Sand und ungefähr 20% sind kleiner als die "staubigen" 0,02 mm, die die ersten Stiefelabdrücke des Neil Armstrong erhalten haben. Es ist diese sehr feine Komponente des Regolithen, die eine Vielzahl von mechanischen und gesundheitlichen Problemen verursachen kann:

  1. Sehbeeinträchtigung
  2. Falsche Instrumentenablesungen
  3. Staubbeschichtung
  4. Traktionsverlust
  5. Verstopfung von Mechanismen
  6. Abrieb
  7. Probleme mit der Wärmekontrolle
  8. Versiegelungsfehler
  9. Inhalation

Es liegt daher auf der Hand, die Staubentwicklung auf ein Minimum zu beschränken, da dieser Faktor die Infrastruktur der Siedlung erheblich behindern könnte.

Straßen sind die perfekte Antwort auf die neue Mondkolonie. Sie würden Radfahrzeugen die dringend benötigte Traktion verleihen (was sich auf die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs auswirkt) und könnten die Menge der Staubfederung erheblich verringern, insbesondere wenn die Straßenoberfläche über den umgebenden Regolith angehoben wird. Straßen haben jedoch ihre Nachteile. Sie sind enorm teuer und möglicherweise sehr schwer zu bauen. Die Verschmelzung des Regolithen zu einer harten Oberfläche mag eine Antwort sein, aber wie Ruess betonte: „… dies erfordert enorme Energien, die nicht allein durch Sonnenenergie bereitgestellt werden können.“ Eine alternative Energieform wäre also erforderlich, um eine solche Konstruktion durchzuführen.

Obwohl der Straßenbau sehr wünschenswert wäre, ist er zumindest in den frühen Stadien der Entwicklung der Mond-Siedlung möglicherweise nicht möglich. Eine aufkommende Entwicklung im Bereich des alternativen Weltraumtransports ist die vertikale Start- und Landemethode. Wie bereits erwähnt, erzeugt die raketengetriebene Start- und Landemethode große Mengen Staub. Sollte es jedoch mehrere Stützpunkte auf dem Mond geben, könnte dies eine Möglichkeit sein: „Viele Menschen empfehlen unterschiedliche Lösungen für Routen, die häufig verwendet werden, z. B. vom Landeplatz zur Siedlung oder von einer Siedlung zur nächsten.“ Ruess fügt hinzu.

Eine andere Lösung ist ein etabliertes Transportmittel. Eine Mondseilbahn könnte eine realisierbare Möglichkeit sein, den Kontakt mit der Oberfläche vollständig zu vermeiden, Staub zu vermeiden und Hindernisse zu vermeiden. Es ist wahrscheinlich, dass ein solches Transportnetz für Seilbahnen sehr effektiv ist. „Auf dem Mond werden sehr große Spannweiten möglich sein, und daher sind die Infrastrukturkosten nicht übermäßig hoch“, betont Ruess. Diese Möglichkeit wird von Mondplanungsplanern ernsthaft in Betracht gezogen.

Im Rückblick auf die vorherigen Artikel der Reihe kommentiert Florian Ruess, ob Mondbasen mobil sein können, und weist auf einige der schwerwiegenden Schwierigkeiten hin, mit denen Siedlungsplaner konfrontiert sind, wenn lokal abgebautes Material verwendet werden soll:

Ich bin kein großer Fan von mobilen Basen. Ein solches System, das Stromerzeugung, Kommunikation und insbesondere langfristigen Meteoriten- und Strahlenschutz umfasst, erscheint mir nicht realisierbar. Bei den Radfahrzeugen könnte es sich jedoch um unter Druck stehende Konstruktionen handeln, die mehrtägige wissenschaftliche Missionen erfüllen können. Dies wäre eine gute Lösung, um die Fähigkeiten einer permanenten Basis zu erweitern.

Lokale Materialien sind ein entscheidendes und dennoch schwieriges Thema. Meine bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass wir erst dann in der Lage sind, Lebensräume aus lokalen Materialien zu wagen und zu bauen, wenn eine bestimmte Präsenz festgestellt und Erfahrungen mit Mondproblemen und -materialien gesammelt wurden. Sicher nicht, bevor der Mensch den Mond betritt. Und bitte vergessen Sie den vielzitierten Mondbeton! Es gibt so viele Showstopper für dieses imaginäre Material, dass ich sie gar nicht erwähnen möchte. Die einzige frühe lokale Materialanwendung, die ich sehe, ist der Meteoriten- und Strahlenschutz unter Verwendung von Regolith als Abschirmmaterial.

  • Aufbau einer Mondbasis: Teil 1 – Herausforderungen und Gefahren
  • Aufbau einer Mondbasis: Teil 2 – Lebensraumkonzepte
  • Aufbau einer Mondbasis: Teil 3 – Tragwerksplanung
  • Aufbau einer Mondbasis: Teil 4 – Infrastruktur und Transport

"Building a Moon Base" basiert auf Forschungen von Haym Benaroya und Leonhard Bernold ("Engineering von Mondbasen“)

Dazu ein exklusives Interview mit Florian Ruess, Konstrukteur für extreme Lebensräume und Gründer von Habitats for Extreme Environments – HE2

-Florian Ruess, private Mitteilung.

Vielen Dank an Florian Ruess für seinen Beitrag zu diesem Artikel. Weitere Informationen zu seiner Arbeit und zur Gestaltung extremer Lebensräume finden Sie auf seiner Website unter: HE-squared.com.

Weitere Informationen über die Zukunft der Mondbesiedlung finden Sie in der Moon Society und in der kollaborativen Ressource Lunarpedia.

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