Исследователи НАСА моделируют марсианские поселения по примеру первых американских колонистов
Автор: Сара Жанг
Филип Метзер играл с грязью. Экспериментировал, как вы могли бы сказать, так как он планетарный учёный в Университете Центральной Флориды и сооснователь лаборатории NASA Swamp Works. В любом случае его лаборатория была набита марсианской глиной, разложенной по декоративным мешкам и спрессованной в то, что по словам самого Метзера, напоминает «животные отходы».
Но вся эта возня с грязью на самом деле является попыткой создать прототип 3D-печати на Марсе. И 3D-печать может решить одну из самых больших проблем марсианской экспедиции: стоимость доставки всего необходимого людям для выживания на красной планете.
На самом деле это проблема массы. Чем больше её вам надо перевезти, тем дороже стоит преодоление земного притяжения и полёт к Марсу. И одной из самых тяжёлых частей будет материал для убежища астронавтов от радиации, которая проникает через тонкую марсианскую атмосферу. С 3D-печатью убежище можно будет не доставлять. Вы построите его из грязи и льда прямо на планете.
Наса активно идёт по этому пути. В прошлом году она представила победителей первого соревнования по дизайну марсианской колонии, и рендеры победителей были настолько гладкими и футуристическими какими всегда бывают изображения не построенных зданий. В реальности современное состояние марсианского 3D-принтинга выглядит как на фотографиях Метзера в твиттере.
Martian (sim) clay logs. Top: still damp. Bottom: vacuum dried. I'm surprised the 50% mix crumbled so badly. Need to repeat w/ more samples. pic.twitter.com/H9Sug4TB09
— Dr. Phil Metzger (@DrPhiltill) October 13, 2016
Доктор Фил Метзгер: Марсианская глина (аналог). Сверху: ещё влажная. Внизу: высушенная в вакууме. Удивлён тем что 50% смеси так плохо рассыпалось. Необходимо повторить опыт с большим количеством образцов
Если это и низкотехнологично, то преднамеренно. «Мы переосмысляем создание космических технологий учитывая опыт менее развитых частей мира» — говорит Метзгер. Логика выглядит следующим образом: если клапан сложной машины порвётся на Марсе, то астронавт не сможет выйти в интернет и купить замену, которую доставят на следующий день (доставка с Земли до Марса займёт 9 месяцев при самых благоприятных условиях). Таким образом, идея заключается в том, чтобы начать с простого и постепенно наращивать технологические возможности: от глины к металлу, пластику и затем уже электронному оборудованию. В конце концов Марс будет иметь сложные заводы и фабрики, которые позволят создавать сложные машины. Подобная «эволюция» и есть будущее освоения космоса в представлении Метзгера.
Если вы сомневаетесь в человеческой изобретательности и настойчивости, потратьте несколько минут на просмотр завораживающего видео на Youtube, которое демонстрирует примитивные технологии. В каждом видео человек — безымянный, молчаливый, одетый только в шорты — идёт по австралийской глубинке с голыми руками. Он может нарыть немного глины, сделать спиральный горшок и обжечь его небольшим огнём. Затем он возвращается к глиняной яме со своим горшком – способный теперь унести больше глины — и собирает достаточно материала чтобы построить печь. Он собирает ещё больше глины, делает черепки и обжигает её в печи. В конце-концов, недели спустя, у него есть целая хижина, построенная из черепков, глины, а также имеется система подогрева пола.
Каждый отдельный шаг медленен и ничем не примечателен, но их накопление — черепичная хижина голыми руками! — удивительна. Это технологическая эволюция в масштабах одного человека.
Американские колонисты, как утверждается в публикации НАСА 2011 года, посвящённой исследованию космоса, также развивали свой путь по Северной Америке. Они прибыли с несколькими инструментами и пытались выжить в суровой, беспощадной среде Новой Англии. С помощью простых инструментов были созданы более сложные, и через некоторое время Северная Америка построила верфи и порты, которые превратили её в торговую державу. «Как и в колониальной Америке процесс роста будет очень медленным и методичным» — гласит публикация — «пройдут годы, но в конце-концов появится постоянная инфраструктура, которая изменит то как люди будут исследовать и развивать космическое пространство».
В космосе — где характеристика окружения как «суровое» является слишком мягкой — эволюция может начаться с более сложной технологии: роботов. Их легче послать чем людей, которые привередливы к наличию кислорода и воды. Но эти роботы, как и человек в австралийской пустыне, могут начать с самых простых задач, таких как добыча глины. Глины, которая может быть превращена в дороги, стены и убежища при достаточных возможностях 3D-печати.
Метзгер был заинтригован этой идеей когда понял, что Марс может иметь те же глинистые минералы что и Земля (то же самое верно для астероидов, которые могут быть использованы в качестве складов для межпланетных путешествий). Никто и ничто, конечно, не возвращалось на Землю с образцами марсианской глины, но исследования марсоходов и пробы марсианского грунта в последние десятилетия обнаружили химические признаки глинистых минералов.
Таким образом, чтобы проверить возможна ли 3D-печать из глины на Марсе, требуется выяснить как имитировать марсианскую глину на Земле. В помощь нам приходят законы физики и химии, которые везде одинаковы. «У вас есть химическое взаимодействие на поверхности Марса, которое производит некоторые вполне предсказуемые продукты вроде глины и сульфидов» — говорит Даниель Бритт, геолог из университета Центральной Флориды. «И вы знаете, что на Земле есть среды, где происходит тоже самое». Команда опросила государственных геологов чтобы разыскать шахты с различными видами глинистых минералов для создания «симулятора» Марса.
С «симулятором» Марса на руках, команда Метзгера захотела провести тесты в вакуумной камере чтобы воспроизвести слабую атмосферу красной планеты. При осушении глина сжалась. А вещи в марсианской атмосфере высушиваются очень быстро, что означает, что материал ссохся в формы с очень слабой структурной целостностью.
Experiments with Mars clay recipes to 3D-print Martian buildings. The weak recipes cracked, fast-drying in Mars' atmosphere. pic.twitter.com/npFL899YOa
— Dr. Phil Metzger (@DrPhiltill) October 12, 2016
Доктор Фил Метзгер: эксперименты с марсианской глиной в поисках образцов для 3D-печати марсианских строений. Слабые образцы потрескались и быстро высыхают в атмосфере Марса
Подобная проблема существует и на Земле, хотя и в меньшей степени, и Метзгер отмечает, что люди придумали решение. Мы обычно не строим стены из больших кусков глины. Вместо этого мы создаём кирпичи, обжигаем их, а затем кладём, скрепляя цементным раствором. «То, что мы делаем — изучаем другие методы, чтобы справиться с усадкой» — говорит Метзгер — «мы должны обойти необходимость цементации». Это может означать добавление мягкого материала — на Земле это обычно солома, на Марсе же это может быть переработанный материал космического корабля — для борьбы с усадкой. Ключом, опять же, является простота. Чем меньше необходимо различных машин, чем меньше частей потенциально могут сломаться, и тем легче будет сохранять конструкции на Марсе в целостности.
По собственным оценкам Метзгера эта работа находится на чрезвычайно ранней стадии — её можно сравнить с расфасовыванием глины по декоративным мешкам на пути к 3D-принтингу. Быстрое, дешёвое прототипирование является идеалом лаборатории NASA Swamp Works, сооснователем которой является Метзгер и с которой он до сих пор сотрудничает после ухода из космического агентства в Университет Центральной Флориды.
Другим недостатком глины является то, что она требует воды, которая на Марсе заморожена под землёй. Бехрох Хошевиц из Университета Южной Калифорнии нашёл не требующий воды метод 3D-печати на Марсе. «Мы используем материал, который на Марсе содержится в изобилии — серу» — говорит Хошевиц. Его метод требует, чтобы сера была жидкой (температура её плавления — 239 градусов по Фаренгейту или 115 градусов по Цельсию) и это требует большого количества энергии солнечных панелей.
Какой бы метод не пришлось в конце концов использовать, эволюционное технологическое развитие — это больше, чем исследование космоса, это метод его колонизации. Миссии Аполлона на Луну были «вылазками» — туда и обратно, всё, что тебе нужно — на космическом корабле. Если люди в самом деле собираются построить колонии или шахты в космосе — и Метзгер очень надеется на это — то эволюционное развитие предоставит технологический план для подобной цели. В конце-концов, оно есть ускоренный вариант технологического развития на Земле.
Оригинал: TheAtlantic
Понравился текст? Поддержите наш проект!
или напрямую на яндекс-кошелёк 410011404335475
