화성을 탐험하고 식민지화하려는 아이디어는 오늘날보다 더 살아 있지 않았습니다. 향후 20 년 동안, 승무원 임무를 레드 플래닛으로 보낼 계획은 여러 가지가 있으며, 영구적 인 정착을 시작하려는 야심 찬 계획도 있습니다. 열의에도 불구하고 그러한 노력을 시도하기 전에 해결해야 할 중요한 과제가 많이 있습니다.
인체, 방사선, 지구에서 멀리 떨어져있는 심리적 영향에 대한 저 중력의 영향을 포함한 이러한 과제는 영구적 인 기지를 다룰 때 더욱 두드러집니다. 이를 해결하기 위해 토목 기술자 인 마르코 페로 니 (Marco Peroni)는 화성을 식민지화하면서 주민들을 인공 방사선 차폐로 보호 할 수있는 모듈 식 화성 기지 (및 우주선을 제공 할 우주선)에 대한 제안을 제공합니다.
Peroni는 2018 년 미국 항공 우주 과학 연구소 (AIAA) 우주 및 우주 포럼 및 박람회에서이 제안을 발표했으며, 이는 플로리다 올랜도에서 9 월 17 일부터 19 일까지 개최되었습니다. 이 프레젠테이션은 9 월 19 일 수요일“화성 미션 아키텍처”를 주제로 진행된 여러 회의 중 하나였습니다.
간단히 말해서 화성을 식민지화한다는 개념은 (또는 태양계의 어느 곳에서나) 육체적, 심리적 측면에서 많은 도전을 제시합니다. 붉은 행성의 경우, 여기에는 얇고 통기성이없는 분위기, 매우 추운 환경, 그리고 자기장이 없다는 사실이 포함됩니다. 미래의 식민지 주민들이 상당한 양의 방사선으로부터 보호되어야하기 때문에 특히 어려운 것은이 마지막 항목입니다.
요컨대, 인간이 지구에 노출되는 평균 방사선 량은 지구 밀도가 높은 대기와 보호 자기장 덕분에 일년에 약 3.6 밀리 시버트 (mSv)까지 작동합니다. 당연히 이것은 지구를 뛰어 넘는 우주 비행사와 사람들이 엄청나게 많은 양의 태양과 우주 방사선에 노출된다는 것을 의미합니다.
우주 비행사의 건강과 안전을 보장하기 위해 NASA는 우주 비행사의 수명 동안 연간 500mSv 또는 2000-4000mSv (연령 및 성별에 따라)의 상한을 설정했습니다. 그러나 Peroni는 실내에서 보내는 시간에 따라 화성 정착민이 노출되는 평균 방사선 량은 연간 약 740mSv라고 추정합니다. Peroni는 이메일을 통해 Space Magazine에 다음과 같이 설명했습니다.
효과적인 차폐를위한 재료의 양은 대부분의 항공 우주 응용 분야에서 가능한 것 이상의 양일 수 있습니다. 예를 들어, ISS의 알루미늄 벽은 두께가 약 7mm이고 LEO에 효과적이지만, 이러한 차폐물이 행성 간 공간에서 충분할 것 같지 않아 실질적으로 두껍지 않으면 흡수량을 증가시킬 수 있습니다.”
이러한 위협을 해결하기 위해, 이전 제안에서는 두꺼운 층의 화성 토양이있는 건축 기지 (경우에 따라 단단한 세라믹 외벽을 형성하기 위해 소결 및 3D 인쇄에 의존)와 태양 폭풍이 발생할 경우 비상 대피소를 권장했습니다. 다른 제안은 자연적인 차폐를 제공하기 위해 안정적인 용암 튜브에 건물 기초를 제안했습니다. 그러나 Peroni가 지적한 바와 같이, 이들은 그들 자신의 위험 요소를 나타냅니다.
여기에는 효과적인 차폐 벽을 만들기 위해 필요한 양과 폐소 공포증의 위협이 포함됩니다. 그는 설명했다 :
“NASA 연구에 따르면 대형 우주 정거장이나 서식지는 4 t / m의 차폐가 필요하다는 것이 밝혀졌습니다2 화성 regolith의 (밀도가 1,000 kg / m 사이 인 것을 고려한)3 표면에서 2,000 kg / m3 몇 cm의 깊이에서, 이것은 2.5mSv / y의 유효 선량률을 달성하기 위해 재료가 레이저에 의해 소결되어 압축되는 경우 2m 이하의 두께에 해당한다.
“지하 보호소는 수면실로도 사용할 수 있으며 외부를 볼 필요가없는 모든 활동 (예 : 비디오를 보거나 다른 엔터테인먼트를 즐기는 등)에도 사용할 수 있지만 항상 지하 구조물에 살면 심리적 건강에 위험을 초래할 수 있습니다 식민지 주민 (폐소 공포증)의 수는 전초 기지 밖에서 거리를 평가할 수있는 능력을 감소 시키며 (EVA 과제 수행의 어려움), 전초 기지 활동 중 하나가 우주 관광 인 경우 특히 나쁠 수 있습니다. 또 다른 문제는 온실 건설인데, 태양의 빛이 식물의 생물학적 메커니즘에 동력을 공급하기 위해 들어올 수 있어야합니다.”
대안으로, Peroni는 화성 지형에 대한 접근을 최대화하면서 자체 차폐 기능을 제공하는베이스를위한 설계를 제안합니다. 이베이스는 육각형베이스 모듈이 배치 될 구형의 코어 (직경 약 300 미터 (984ft)로 측정)가있는 선박을 타고 화성으로 운송됩니다. 또는 Peroni와 그의 동료들은 모듈을 수용 할 원통형 코어를 만들 것을 권장합니다.
이 우주선은 지구 (또는 시스-루나 궤도)에서 모듈과 주민을 수송하고 식민지를 보호하는 데 사용되는 것과 동일한 유형의 인공 자기 차폐로 보호됩니다. 이것은 선박의 구조를 감싸는 일련의 전기 케이블에 의해 생성됩니다. 여행 중에 우주선은 약 0.8 g의 중력을 생성하기 위해 분당 1.5 회전 속도로 중심 축을 중심으로 회전합니다.
이것은 우주 비행사가 근육과 뼈 밀도 손실, 시력 저하, 면역 체계 및 장기 기능 저하와 같은 미세 중력 노출의 퇴행 적 영향을 겪지 않고 화성 주위를 도는 궤도에 도착하게합니다. Peroni가 설명했듯이 :
““여행 구”의 경계에는 왕복 동안 인공 중력을 생성하기 위해 우주선의 항해와 현대 회전 모두에 필요한 추진 시스템이있을 것입니다. 이 우주선은 선박의 내 하중 요소를 모듈 구조와 더 잘 통합하기 위해 개발되었습니다. 용기의 몸체를 구성하는 구의 베어링 구조는 6 각형과 오각형의 그리드로 형성되므로 유사한 모양의 모듈을 쉽게 연결하고 집계 할 수 있습니다.”
일단 화성 궤도에 진입하면 선체는 회전을 멈추고 낙하산, 추진기 및 공기 저항 시스템을 사용하여 각 요소가 분리되어 화성 표면으로 내려 가기 시작합니다. 각 모듈에는 4 개의 전동식 다리가 장착되어있어 표면에서 움직일 수 있고 도착하면 다른 거주 모듈과 연결할 수 있습니다.
점차적으로, 모듈은 토 로이드 형 장치 하에서 구형 구성으로 배열 될 것이다. 우주선을 보호하는 장치와 마찬가지로이 장치는 전자기장을 생성하여 우주 및 태양 복사로부터 모듈을 보호하는 고전압 전기 케이블로 만들어집니다. 우주선 (예 : SpaceX의 제안 된 BFR)은 선박의 중심에서 출발하여 미래의 정착민을 행성으로 운송 할 수 있습니다.
개념의 효과를 확인하기 위해 Peroni와 그의 동료들은 스케일 모델 (아래 그림 참조)을 사용하여 수치 계산 및 실험실 실험을 수행했습니다. 이를 통해이 장치는 4/5 Tesla의 외부 자기장을 생성 할 수 있으며 이는 거주자에게 유해한 우주 광선으로부터 안전을 유지하기에 충분합니다.
동시에, 장치는 장치 내부에 거의 영 자기장을 발생 시켰으며, 이는 주민을 전자기 방사선에 노출시키지 않으므로 위험하지 않습니다. Peroni의 제안에 따르면 각 모듈은 육각형이며 직경이 20m (65.6 피트)이며 거주 공간을 확보하기에 충분한 수직 공간이 있어야합니다.
각 모듈은 모래 폭풍 동안 화성의 바람이 흐르고 모듈 주위에 모래가 쌓이는 것을 방지하기 위해 지상에서 약 5m (16.5 피트) 높이로 움직입니다 (모터 다리를 사용). 이를 통해 Peroni 디자인의 핵심 요소 인 모듈 내부의 시야가 가려지지 않습니다.
실제로 Peroni의 제안에 따르면 창문과 하늘 보관소를 통해 주변 경관이 가능한 한 많이 개방되어 주민들이 환경과 더 밀접한 관계를 느끼고 고립감과 식욕 부진을 예방할 수 있습니다. 각 모듈의 무게는 지구에서 약 40 ~ 50 톤 (44 ~ 55 톤)으로 화성의 중력에서 15 ~ 19 톤 (16.5-21 톤)에 이릅니다.
초기 무게 중 일부에는 하강에 필요한 연료가 포함되어 있는데, 이는 하강 중에 흘려 져서 화성 표면에 도달하면 서식지가 더 가벼워졌습니다. 비슷한 디자인과 마찬가지로 각 모듈은 기능에 따라 차별화되며 일부는 수면 구역으로 사용되며 다른 일부는 레크리에이션 시설, 녹지 공간, 실험실, 워크샵, 물 재활용 및 위생 시설 등이 있습니다.
마지막으로 배터리, 태양 광 패널 및 소형 원자로가있는 지상에 걷을 수있는 터널 인 "기술 축"이 완성 될 것입니다. 이들은 자기장을 유지하는 데 필요한 전력을 포함하여 기지의 상당한 전기 요구를 볼 수 있습니다. 다른 요소로는 천문대뿐만 아니라 탐사 차량을위한 차고 및 창고가 포함될 수 있습니다.
이 제안은 페로 니가 최소 1 년 동안 AIAA 우주 및 우주 포럼 및 박람회를 발표 한 솔레노이드 위성 기반 개념과 여러면에서 유사합니다. 이 때 Peroni는 고전압 케이블로 구성된 토 로이드 모양의 구조로 둘러싸인 투명한 돔으로 구성된 달 기반을 만들 것을 제안했습니다.
두 경우 모두 제안 된 서식지는 신체적 안전뿐만 아니라 심리적 안녕을 포함하여 주민의 요구를 보장하는 것입니다. Peroni는 미래를 바라 볼 때 그의 제안이 세계 기반 기지 건설의 특정 과제에 대한 더 많은 토론과 연구를 촉진하기를 희망합니다. 또한이를 해결하기 위해보다 혁신적인 개념을 기대하고 있습니다.
“이 예비 연구는 이러한 이론의 미래 발전과이 기여에서 다루는 주제와 주제에 대한 심층 연구를 장려 할 수 있습니다. 헤비메탈 케이지나 암석 동굴에 갇히지 않은 기간”이라고 말했다.
미래에 달, 화성 또는 그 이후에 건설 된 정착촌은 자체적으로 식량, 물 및 건축 자재를 생산하는 자체적으로 충분해야합니다. 동시에,이 과정과 일상 생활은 기술에 크게 의존 할 것입니다. 다가올 세대에 화성은 다른 행성에 사는 우리의 방법이 시험되고 검증되는 시험장이 될 것입니다.
인간을 붉은 행성으로 보내기 시작하기 전에 최선의 방법을 제시해야합니다. 마르코 페로 니 인게 그네 리아 (Marco Peroni Ingegneria)가 우주에서 화성에 배치 한 모듈베이스의 비디오를 확인하십시오.
