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Vida de inmigrantes en la luna

El estudio SOM Architects diseñó el edificio más alto del mundo, el mundialmente famoso Burj Khalifa en Dubai. Diseñar este emblemático edificio se ha convertido en una de las señas de identidad de la empresa. Los arquitectos de la oficina de Nueva York de la empresa hicieron un trabajo aún más impresionante al crear los dibujos para la primera misión extraterrestre de SOM. La empresa está trabajando con la Agencia Espacial Europea (ESA) y el MIT para diseñar una base lunar.

¿El diseñador jefe Daniel? Inocente mostró el principio y las representaciones. En la imagen, edificios blancos en forma de cápsulas están esparcidos por la superficie lunar, conectados por pasarelas en forma de tubos, rodeados de robots, paneles solares y astronautas, todos expuestos al planeta azul claramente visible en el cielo.

Recientemente, el tema de enviar humanos de regreso a la Luna se ha vuelto candente por primera vez desde el final del programa Apolo en la década de 1970. En 2016, el director de la Agencia Espacial Europea propuso el concepto de "aldea lunar" y lo describió deliberadamente de forma muy vaga, animando a los actores públicos y privados a cooperar entre sí en la exploración robótica y humana de la Luna. En 2018, ocho voluntarios chinos vivieron con éxito en la base lunar simulada "Yuegong-1" durante un año para probar el sistema de soporte vital.

Si bien el sector privado no tiene planes inmediatos de enviar humanos a la Luna, los cohetes de SpaceX y Blue Origin podrían reducir significativamente el costo de los programas relacionados con el gobierno. Hace apenas unos meses, ¿vicepresidente Mike? Burns prometió volver a enviar astronautas a la luna dentro de cinco años.

En pocas palabras, si los humanos queremos vivir en la Luna, los expertos deben resolver algunos problemas. Por ejemplo, para hacer frente al duro entorno, utilizar los propios materiales de la luna para construir edificios, dominar la tecnología que sustenta la vida y también es necesario resolver el problema fatal que no se puede resolver en la actualidad: el polvo.

Como te dirán los agentes inmobiliarios, los tres factores más importantes para encontrar un gran lugar para vivir en la luna son ubicación, ubicación y ubicación. SOM cree que el lugar más adecuado es un terreno en el borde del cráter Shackleton, cerca del polo sur de la Luna.

Existe evidencia tangible de que el área permanentemente sombreada del cráter contiene agua dejada por cometas antiguos, que puede usarse para beber, cocinar, bañarse y hacer concreto, y que también puede descomponerse. en oxígeno e hidrógeno para combustible de máquinas propulsoras de cohetes.

Sin embargo, dondequiera que se construyan, los arquitectos e ingenieros espaciales estarán sujetos a limitaciones que los pioneros tradicionales nunca tuvieron. Casi no hay aire en la Luna, por lo que el hábitat debe estar sellado y presurizado. Además, mientras la mayoría de las rocas espaciales se queman en la atmósfera terrestre, la superficie lunar es constantemente bombardeada por meteoritos, por lo que las estructuras deben poder resistir su embate.

La gravedad en la Luna es aproximadamente 1/6 de la gravedad de la Tierra. En este entorno, se pueden construir grandes áreas, pero es necesario aumentar el número de puntos de anclaje y la débil gravedad dificulta la excavación porque, cuando se empuja hacia abajo, rebota. En temperaturas extremas, el hábitat debe estar equipado con potentes sistemas de calefacción y refrigeración, y las materias primas deben tener fuertes propiedades de expansión y contracción.

Luego está la radiación. El sol emite continuamente protones y electrones a alta velocidad, lo que constituye el viento solar. El campo magnético de la Tierra nos protege del viento solar, pero la Luna no tiene campo magnético, por lo que todo el viento solar golpea la superficie de la Luna. Las eyecciones de masa coronal son aún más peligrosas. En este proceso, se expulsan al espacio grandes cantidades de protones y electrones de mayor energía. Cuando el proyectil es fuerte, puede alcanzar varios sieverts en la superficie lunar (los sieverts son una unidad de medida de exposición a la radiación) y las personas pueden morir si no regresan a la Tierra para un trasplante de médula ósea. Incluso si estos peligros fueran tolerables, los astronautas en la Luna tendrían que soportar una exposición constante a los rayos cósmicos galácticos. Como resultado, los astronautas correrán el riesgo de padecer cáncer durante toda su vida.

Inocente, hablando desde la oficina de SOM en Nueva York, describió la propuesta de la compañía de imprimir en 3D paredes alrededor de los edificios del hábitat lunar para protegerlos contra la radiación mortal. Si vives durante mucho tiempo, necesitarás una pared protectora de 3 metros de espesor para protegerte de los rayos cósmicos galácticos. No es práctico transportar varias toneladas de hormigón desde la Tierra, por lo que los astronautas deben "utilizar materiales locales", es decir, utilizar lo que está disponible.

La idea de SOM es utilizar suelo lunar para construir muros, pero el suelo lunar carece de materia orgánica, por lo que es más apropiado llamarlo "restos de la superficie". Un método de construcción es imprimir el muro en 3D. Se puede imprimir donde se erige la pared. Una pared entera, o imprimir algunos ladrillos para que puedan apilarse y encajarse entre sí. Algunos arquitectos espaciales proponen utilizar boquillas controladas por máquinas para depositar cemento capa por capa a partir de virutas superficiales.

Pero ¿qué pasa si el líquido utilizado en la mezcla de cemento se evapora o se congela antes de que se forme la pared o el ladrillo? Investigadores europeos, en colaboración con la empresa de diseño arquitectónico Foster Partners * * *, han explorado métodos de adhesivos e inyección con la esperanza de evitar que esto suceda. Imprimieron una pared a partir de fragmentos de superficie simulados, pero eso también significaba que los contratistas tendrían que transportar adhesivo líquido o cemento en polvo especial a la luna.

SOM prefiere utilizar boquillas como las de adhesivo termofusible para extruir recortes de superficies fundidas. Otro método es la sinterización, que consiste en calentar las virutas de la superficie cerca de su punto de fusión hasta que se derritan. En el proyecto RegoLight de la Agencia Espacial Europea, los investigadores enfocaron la luz solar en intensos rayos que recorrieron la superficie de un simulador de desechos superficiales, quemando capas de ladrillos. El proceso es tan lento y los ladrillos de prueba son tan frágiles que muchos investigadores creen que la estrategia ganadora definitiva será la sinterización por microondas, que utiliza un microondas o un rayo para unir el polvo. SOM sigue de cerca la investigación sobre sinterización.

Para hábitats relativamente bajos, puede que solo sea necesario apilar recortes de superficie sobre la estructura metálica (dejando espacio para el mantenimiento). Otra idea ingeniosa es colocar las viviendas en los tubos de lava de la luna, los grandes tubos huecos a través de los cuales alguna vez fluyó la roca fundida.

Los desechos de la superficie se pueden utilizar no sólo para proteger edificios, sino también para pavimentar plataformas de lanzamiento y carreteras. Brent?, Presidente del Comité Técnico de Arquitectura Aeroespacial del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA)? A Brent Sherwood se le ocurrió la idea de cocer baldosas en un microondas. Si las plataformas donde aterrizan los aviones y las carreteras por donde circulan los vehículos están pavimentadas con estos ladrillos, se levantará menos polvo. En este camino, los problemas de terreno que enfrenta el robot al caminar también son más fáciles de resolver. "La idea es básicamente transformar la superficie lunar en un lugar de trabajo predecible, como un almacén de Amazon", dijo.

¿Cómo se vería exactamente un hábitat lunar detrás de una cerca hecha de escombros en la superficie lunar? ? ¿de? Los diseños que está desarrollando SOM se basan en propuestas de ingenieros de las últimas décadas. La mayoría son estructuras arqueadas o cilíndricas, pero también las hay empotradas y semiempotradas.

Los arquitectos e ingenieros espaciales creen en general que el hábitat lunar inicial se parecerá a la cabina de la Estación Espacial Internacional (ISS). ¿Haim? ¿Ingeniero mecánico y aeroespacial de la Universidad de Rutgers, autor de "Constructing a Lunar Habitat: An Engineering Approach to Moon Settlement" (Springer, 2018)? Haym Benaroya dijo que "la tecnología de primera generación puede no ser tan glamorosa" en comparación con las representaciones de ciencia ficción. El hábitat inicial será una especie de recipiente a presión cubierto con desechos superficiales para protección radiológica. En cierto sentido, será una lata enterrada en el suelo.

Según Sherwood, que trabaja en la Estación Espacial Internacional Boeing, los ingenieros ya saben cómo construir, probar, lanzar y mantener la cápsula. "Aprendimos mucho de la estación espacial", dijo.

Eventualmente, podremos pasar a cámaras plenum expandibles en volumen, pero antes de eso, necesitamos saber cómo integrarlas en estructuras rígidas y cómo doblarlos para que se puedan desplegar de forma adecuada. Bigelow Aerospace, con sede en Las Vegas, ha autorizado a la NASA a utilizar sus patentes para construir un módulo inflable que se colocó en la Estación Espacial Internacional para realizar pruebas en 2016. Actualmente, la cápsula se utiliza sólo para almacenamiento, pero Bigelow ha estado recopilando datos sobre la respuesta de la cápsula a los cambios de temperatura, la radiación y los impactos de los desechos espaciales.

En colaboración con la Agencia Espacial Europea, SOM eligió una estructura que se sitúa a medio camino entre un tanque y un globo.

La zona de estar diseñada por SOM Architects tiene una forma casi cilíndrica y una altura de 9,5 metros. La cabina * * * tiene tres niveles y un núcleo vertical para que los ocupantes lo utilicen al entrar y salir. Tres secciones inflables llegan hasta la zona de estar para aumentar el espacio habitable en todas las plantas. Hay tres puertas en la planta baja que conectan las cabañas adyacentes.

Al diseñar el Burj Khalifa, SOM no necesitó considerar el reciclaje de orina. Los primeros sistemas de soporte vital en la Luna pueden adoptar la forma de un "circuito abierto" similar al programa Apolo, que suministrará oxígeno, alimentos y agua y eliminará los residuos in situ. Un cálculo muestra que cada persona necesita entre 5 y 15 toneladas de consumibles al año, principalmente aire, alimentos y agua.

Pero el primer paso probablemente sea un sistema de recuperación física y química como el de la Estación Espacial Internacional. La estación espacial recolectará orina, aguas residuales y condensación producida por el sudor y la respiración de los astronautas, luego la filtrará y la convertirá en agua potable. Se utiliza una instalación de tamiz molecular (que utiliza cristales de sílice y alúmina) para eliminar el dióxido de carbono del aire mientras se produce oxígeno mediante la electrólisis del agua.

El Proyecto de Soporte Vital de Próxima Generación de la NASA está trabajando en algunos métodos nuevos, pero ¿el experto técnico clave Murray? "No estamos tratando de inventar nuevos procesos químicos", dijo Molly Anderson. El objetivo principal de la NASA es mejorar la eficiencia de los sistemas existentes, pero también hacer que el hardware sea más liviano, más confiable y más fácil de mantener. En términos de nuevos equipos, el equipo de la NASA está probando modelos de: compresores de oxígeno para tanques de oxígeno de trajes espaciales, sistemas de pirólisis que utilizan calor para descomponer los desechos sólidos en elementos útiles y secuenciadores de ADN portátiles para monitorear microorganismos en y dentro de cuerpos de agua.

Anderson dijo que al menos en un aspecto, el soporte vital en la Luna es menos difícil que en la Estación Espacial Internacional, y es que puedes ducharte y tirar de la cadena de los inodoros bajo la gravedad.

La siguiente etapa del soporte de la vida lunar es un sistema de regeneración biológica, en el que los organismos vivos en el hábitat pueden proporcionar alimento, purificar el aire y el agua y descomponer los desechos. La organización Microecological Life Support Alternatives (MELiSSA) de la Agencia Espacial Europea realizó una vez un experimento en el que tres ratones vivieron con algunas plantas de algas durante seis meses. Las ratas convierten el oxígeno en dióxido de carbono y las algas marinas convierten el dióxido de carbono en oxígeno.

Incluso podemos utilizar seres vivos para construir edificios. La suerte de la Agencia Espacial Europea ha producido ladrillos a partir de micelio y plantas. Lacker también demostró que los hongos pueden resistir la ingravidez y una radiación similar a la de la Luna. Este material cultivado localmente puede tener el potencial de reemplazar los escombros de roca molida como material de construcción.

Es posible que también necesitemos crear un sistema híbrido en el que parte de los alimentos provenga de la tierra. Incluso si los científicos pudieran modificar genéticamente los cultivos para producir todos los nutrientes necesarios, los astronautas probablemente seguirían necesitando una variedad de alimentos para mantener sus intestinos sanos y la gente no querría comer lo mismo todos los días. Convertir plantas o algas en alimentos también requiere un procesamiento extenso. "El propósito de enviar astronautas allí no es que cultiven", dijo Anderson.

Sherwood, del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, está de acuerdo en la necesidad de diversidad alimentaria, especialmente si se espera que la Luna atraiga el espacio. turistas. "No puedes dirigir un hotel hasta que tengas la capacidad de hacer martinis y tortillas", dijo, pero no sabemos nada sobre cocinar en baja gravedad.

Para que los humanos puedan vivir en la luna, SOM también necesita planificar una fuerza laboral robótica. "La energía humana no es la mejor opción para la topografía, la eliminación de escombros en la superficie, la construcción, la extracción de recursos y el mantenimiento simple", dijo Sherwood, que espera que antes de que los humanos la pueblan, los robots puedan construir una cápsula viviente, tal vez una cápsula de fabricación de alimentos, y construir. una pared de escombros superficial.

Además, existe otro problema que es fatal tanto para las personas como para las máquinas: el polvo. Durante miles de millones de años, los impactos de meteoritos han aplastado la superficie de la luna en fragmentos de polvo vítreos y afilados que carecen de aire o agua para suavizar los bordes de los fragmentos. Los fragmentos de la superficie lunar de 10 a 20 peso cada uno contienen partículas de menos de 20 micrones de diámetro, similares al talco fino.

El viento solar carga electrostáticamente estas partículas, por lo que flotan y se adhieren a todo, y son tan pequeñas que la gente ni siquiera puede verlas.

Durante el programa Apolo, después de unas pocas horas de caminata sobre la superficie lunar, el polvo comenzó a acumularse en las suelas de las botas de los astronautas, rayar sus lentes, dañar la maquinaria, obstruir los filtros de aire e irritar los ojos y la nariz de los astronautas. Puede causar cáncer si se inhala.

Llegar a la luna ya es bastante difícil, pero permanecer allí lo es aún más. Pero si los ingenieros y arquitectos pueden superar estas dificultades, tendremos un mundo de posibilidades.

Matthew Hutson

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