Поверхность Марса отличается экстремальной температурой и подвержена сильному излучению, от которого не способна защитить атмосфера. Когда первые астронавты прибудут на Красную планету, то проведут там несколько месяцев, а не дней, как летавшие на Луну участники миссии «Аполлон». Следовательно, им понадобится безопасное укрытие, эффективно защищающее от суровой марсианской среды.
© NASA
Ученые из Исследовательского центра НАСА Лэнгли в Хэмптоне (штат Вирджиния, США) нашли неожиданное архитектурное решение для марсианских домов. По их расчетам, лучшим строительным материалом, отвечающим всем задачам, является лед.
Проект Mars Ice Home был выбран на конкурсной основе Центром инноваций при Управлении космических технологий НАСА (Space Technology Mission Directorate’s (STMD) Center Innovation).
«Один день мы посвятили выявлению потребностей, целей и ограничений, затем оценили все плюсы и минусы наших идей и в итоге сошлись на этой концепции, которая обеспечивает здравое инженерное решение», — сказал Кевин Кемптон, старший инженер Центра Лэнгли и ведущий автор проекта.
Марсианский ледяной дом представляет собой большую надувную конструкцию, окруженную оболочкой из водяного льда. Такой дом достаточно легкий, благодаря чему может быть доставлен на планету и развернут с помощью простых роботов до прибытия экипажа. Он включает в себя материалы, которые можно добыть на Марсе. Вода в нем может быть преобразована в ракетное топливо для взлетного модуля Mars Ascent Vehicle, то есть это и жилище, и емкость для хранения топлива, которая может пополняться следующими экипажами.
Другое важное преимущество заключается в том, что богатая водородом вода является отличным материалом для экранирования галактических космических лучей. Это высокоэнергетическое излучение может проходить прямо через кожу, повреждая клетки и даже ДНК, что может приводить к увеличению риска развития рака с возрастом или в худшем случае вызывать острую лучевую болезнь. Конструкция обеспечивает необходимую для защиты толщину льда и в то же время она достаточно прозрачна для пропускания дневного света, чтобы у астронавтов не было чувства, что они находятся в глубокой пещере.
Как отмечают ученые, материалы, из которых состоит Ice Home, способны выдержать много лет использования в суровых условиях, включая ультрафиолетовое излучение, излучение заряженных частиц, возможно, некоторое количество атомарного кислорода, перхлораты, а также пыльные бури, пусть и не столь мощные, как в фильме «Марсианин».
Кроме идентификации потенциальных материалов, основным сдерживающим фактором для команды было количество воды, которое может быть извлечено из Марса. По оценкам экспертов, разрабатывающих системы для извлечения ресурсов на Марсе, скорость заполнения среды обитания — один кубометр в день. Таким образом структура Ice Home может заполниться водой за 400 дней. Если получится увеличить скорость извлечения воды, конструкция может быть расширена.
Дополнительные конструктивные соображения включают в себя много свободного рабочего пространства, чтобы экипаж имел место для обслуживания роботизированного оборудования в помещении без скафандра. Для управления температурой внутри Ice Home будет использоваться слой углекислого газа как изоляция между жилой площадью и толстым защитным слоем льда. Как и вода, углекислый газ доступен на Марсе.
«После нескольких месяцев космического путешествия, когда астронавты впервые прилетят на Марс, их там уже будет ждать готовый дом. Это будет великий день», — сказал Кемптон.