في هذه الفترة المثيرة والصعبة من استكشاف الفضاء ، فإن الوقت يقترب بسرعة لمفاهيم التصميم الجادة للموائل الأولى التي سيتم بناؤها على المشهد القمري. في المقالات السابقة ، قمنا بفحص المخاطر المرتبطة بمثل هذا المسعى ، وقد نظرنا في الهياكل المتاحة لنا ، حتى أننا قمنا بتفصيل هيكل معين يشبه حظيرة الطائرات التي قد تستخدم المواد الملغومة محليًا. الآن ، ننظر في عناصر البنية التحتية المحتملة التي ستكون مطلوبة لدعم مستعمرة قابلة للحياة على القمر. فلوريان روس ، مهندس إنشائي يعمل على مستقبل الموائل في البيئات القاسية ، استغرق أيضًا بعض الوقت مع مجلة الفضاء لإبداء آرائه حول مستقبل البشرية على سطح القمر ...
تخيل محاولة بناء هيكل على سطح القمر. اثنين من أكبر العقبات التي سيواجهها المستوطنون القمريون الأوائل هي الجاذبية المنخفضة جدًا والغبار الناعم الذي يسبب جميع أنواع مشاكل البناء. على الرغم من أنه يبدو من المحتمل أن يتم بناء الموائل الأولى من خلال عمليات آلية قبل أن تطأ البشرية على القمر ، فإن تصنيع البنية التحتية للمستوطنات سيكون مصدر قلق رئيسي للمهندسين حتى يمكن إجراء البناء بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.
ستكون البنية التحتية من أهم العوامل المتعلقة بمخططي المهمات. كيف سيتم تصنيع مواد البناء؟ كيف سيتم توريد المواد لعمال البناء؟ كيف سيتم توفير الماء والغذاء الثمين للمستعمرة القمرية الوليدة؟ هل يمكن أن تزود المركبات من A إلى B بجهد قليل؟
يمكن رؤية الأمثلة التاريخية لفعالية البنية التحتية للنقل الفعال في اندماج المدن حول الأنهار (تقليديًا الطريقة الأسرع لنقل الأشخاص والمواد حول البلد). كانت القنوات مفيدة في جلب المدن إلى الحياة خلال الثورة الصناعية في المملكة المتحدة في أواخر القرن الثامن عشر. مع ربط خطوط السكك الحديدية بين شرق وغرب أمريكا الشمالية في النصف الأخير من القرن التاسع عشر ، شهد تسارع النمو السكاني اقتلاع الناس و "الاستيطان" للأراضي الزراعية الجديدة التي يمكن الوصول إليها. على مدار الخمسين عامًا الماضية ، كان "تأثير الطريق السريع في جنوب كاليفورنيا" مسؤولًا عن انتشار محطات الوقود والمطاعم والمحلات التجارية ، متبوعًا بمناطق سكنية للعمال - وفي نهاية المطاف تستند المدن والبلدات بأكملها حول سهولة الوصول إلى وسائل النقل.
من المرجح أن يعتمد الاستعمار المأهول للقمر والمريخ على مبدأ مماثل ؛ سيعتمد نجاح تسوية القمر بشكل كبير على كفاءة هيكل النقل.
يبدو من المرجح أن معظم وسائل النقل حول القمر ستعتمد على الطرق ذات العجلات ، بعد المركبات الأرضية وتجربة واختبار "عربات القمر" من بعثات أبولو في الستينيات والسبعينيات. ومع ذلك ، هناك بعض العوائق الكبيرة. في معرض معالجة هذه المشكلة ، يشير فلوريان روس ، المهندس الإنشائي والمتعاون مع Haym Benaroya (الذي يستند هذا المقال إلى نشره) إلى بعض المشكلات في وضع النقل هذا:
“بالنسبة لأي مهمة ، ستكون هناك دائمًا حاجة إلى النقل الفردي والحل الواضح هو بعض المركبات ذات العجلات. ولكن هناك مشكلتان خطيرتان مع هذا الحل:
- الجر المنخفض. تجعل 1/6 الجاذبية والتربة القمرية الجر مشكلة تمامًا مثل [رحلة استكشاف المريخ] الروح والفرصة على المريخ يمكن للمرء أن يعلق بسهولة أو يحتاج إلى الكثير من القوة للتنقل.
- غبار. تظهر تجربة أبولو أن الكثير من الغبار يتم رفعه بواسطة المركبات ذات العجلات. هذا الغبار خطر على الآلات والبشر عند استنشاقه.”
- فلوريان رويس (اتصال خاص)
لذا ، قد لا يكون السفر في "عربة الكثبان الرملية" المعدلة هو الحل لقاعدة قمرية راسخة ، فقد تكون هناك حاجة إلى شكل من أشكال البنية التحتية للطرق إذا تم استخدام النقل بعجلات.
الغبار المزعج على سطح القمر بعيد عن كونه مشكلة بسيطة. من تجربة وكالة ناسا مع بعثات أبولو ، كان أكبر مساهم في توليد الغبار إلى حد كبير هو إقلاع وهبوط الوحدات القمرية. 50٪ من regolith أصغر من الرمل الناعم وحوالي 20٪ أصغر من 0.02mm "المغبر" الذي حافظ على مطبوعات Neil Armstrong الأولى. هذا المكون الدقيق للغاية من regolith يمكن أن يسبب مجموعة من المشاكل الميكانيكية والصحية:
- ضعف الرؤية
- قراءات الصك غير صحيحة
- طلاء الغبار
- فقدان الجر
- انسداد الآليات
- تآكل
- مشاكل التحكم الحراري
- ختم الفشل
- استنشاق
لذلك يبدو من الواضح أن تكوين الغبار يجب أن يبقى عند الحد الأدنى حيث أن هذا العامل يمكن أن يكون عائقا كبيرا للبنية التحتية للمستوطنة.
ستكون الطرق هي الحل الأمثل للمستعمرة القمرية الجديدة. سيزودون المركبات ذات العجلات بالجر الذي تشتد الحاجة إليه (وبالتالي يكون لها تأثير على الطرق مع كفاءة الوقود في السيارة) وقد يقلل بشكل كبير من كمية تعليق الغبار ، خاصة إذا تم رفع سطح الطريق فوق regolith المحيطة. ومع ذلك ، فإن الطرق لها عيوبها. إنها مكلفة للغاية وقد يكون من الصعب جدًا بناؤها. قد يكون دمج ريجوليث لتشكيل سطح صلب إجابة ، ولكن كما أشار روس ، "... هذا يتطلب طاقات هائلة ، لا يمكن توفيرها بواسطة الطاقة الشمسية وحدها". لذا سيكون هناك حاجة إلى شكل بديل للطاقة لأداء مثل هذا البناء.
على الرغم من أن بناء الطرق سيكون مرغوبًا للغاية ، إلا أنه قد لا يكون ممكنًا ، على الأقل في المراحل الأولى من تطوير مستوطنات القمر. أحد التطورات الناشئة في النقل الفضائي البديل هو طريقة الإقلاع والهبوط الرأسي ، ولكن كما ذكرنا سابقًا ، فإن الإقلاع والهبوط الذي يعمل بالطاقة الصاروخية ينتج كميات هائلة من الغبار. ولكن إذا كانت هناك قواعد متعددة على القمر ، فقد يكون هذا ممكنًا ، "… يوصي الكثير من الأشخاص بحلول مختلفة للطرق التي سيتم استخدامها بشكل متكرر مثل الانتقال من منصة الهبوط إلى المستوطنة أو من مستوطنة إلى أخرى ،" ويضيف رويس.
حل آخر هو شكل ثابت من وسائل النقل. تجنب التلامس تمامًا مع السطح ، وبالتالي تقليل الغبار وتجنب العقبات ، قد يكون التلفريك القمري احتمالًا قابلاً للتطبيق. يبدو من المرجح أن تكون شبكة نقل التلفريك هذه فعالة للغاية. يشير روس إلى أن "الامتدادات الكبيرة جدًا ستكون ممكنة على سطح القمر ، وبالتالي فإن تكلفة البنية التحتية ليست باهظة". يتم النظر في هذا الاحتمال بجدية من قبل مخططي المستوطنات القمرية.
وبالنظر إلى المقالات السابقة في السلسلة ، يعلق فلوريان رويس على ما إذا كانت القواعد القمرية يمكن أن تكون متحركة وتشير إلى بعض الصعوبات الشديدة التي تواجه مخططي المستوطنات إذا كان سيتم استخدام المواد الملغومة محليًا:
“أنا لست معجبًا كبيرًا بقواعد الجوال. مثل هذا النظام الذي يشمل توليد الطاقة والاتصالات وخاصة النيازك على المدى الطويل والحماية من الإشعاع لا يبدو عمليًا. لكن المركبات ذات العجلات يمكن أن تكون تصميمات مضغوطة قادرة على خدمة مهام علمية تستغرق عدة أيام. سيكون هذا حلا جيدا لتوسيع قدرات قاعدة دائمة.
“المواد المحلية هي قضية حاسمة ولكنها صعبة. لقد أظهر البحث الذي أجريته حتى الآن أنه بعد إنشاء وجود معين فقط واكتساب الخبرة في القضايا والمواد القمرية ، سنكون في وضع يسمح لنا بالجرأة وبناء الموائل من المواد المحلية. بالتأكيد ليس قبل أن يضع الإنسان قدمه على القمر. ويرجى نسيان الخرسانة القمرية التي استشهد بها كثيرًا! هناك الكثير من برامج العرض لهذه المواد الخيالية التي لا أريد حتى أن أذكرها. أرى أن تطبيق المواد المحلية المبكرة الوحيدة التي أراها هو الحماية من النيازك والإشعاع باستخدام regolith كمادة واقية.”
- بناء قاعدة القمر: الجزء 1 - التحديات والمخاطر
- بناء قاعدة القمر: الجزء 2 - مفاهيم الموئل
- بناء قاعدة القمر: الجزء 3 - التصميم الإنشائي
- بناء قاعدة القمر: الجزء 4 - البنية التحتية والنقل
يعتمد "بناء قاعدة القمر" على بحث أجراه هايم بينارويا وليونارد برنولد ("هندسة قواعد القمر“)
بالإضافة إلى مقابلة حصرية مع فلوريان روس ، مهندس هيكلة الموائل الشديدة ومؤسس الموئل للبيئات المتطرفة - سعادة2
- فلوريان روس ، اتصال خاص.
شكرا جزيلا لفلوريان روس على وقته في المساهمة في هذا المقال. لمزيد من المعلومات حول عمله وتصميمات موائل البيئة المتطرفة ، قم بزيارة موقعه على الويب: HE-squared.com.
لمزيد من المعلومات حول مستقبل تسوية القمر ، تحقق من جمعية القمر والمورد التعاوني ، Lunarpedia.
