Wie Karsthöhlen als terrestrische Simulationsplattform genutzt werden können, um menschliche Basen in Mondlavaröhren zu testen und zu entwerfen

Wenn Menschen auf den anderen Planeten lange überleben wollen, müssen sie zunächst einen sicheren, stabilen und dauerhaften Unterschlupf finden oder errichten. Mondlavaröhren sind geologische Strukturen auf dem Mond, die in den letzten Jahren entdeckt wurden. Sie haben die Form von hohlen, röhrenförmigen Höhlen, die durch vulkanische Aktivität auf der Oberfläche des Planeten entstanden sind.

Da eine Mondlavaröhre ein hartes Basaltdach hat, sind ihre internen Umweltfaktoren wie Temperaturänderungen, Strahlungsdosen und die Wahrscheinlichkeit, von Meteoriten getroffen zu werden, relativ begrenzt. Als solches bietet es theoretisch einen idealen Mondlebensraum für Menschen. Bisher wurden auf dem Mond mehr als 300 potenzielle Höhleneingänge identifiziert. Die „Oberlichter“, die sie zeigen, sind das Ergebnis einer Art Grube, die durch den Einsturz der aktiven Lavaröhre entstanden ist.

In einem neuen Artikel, erschienen in Raumfahrt: Wissenschaft & Technologie, hat das Forschungsteam unter der Leitung von Gengxin Xie und Linli Guo die Machbarkeit der Nutzung von Mondlavaröhren für die menschliche Besiedlung diskutiert, die Idee vorgeschlagen, die Karsthöhlen der Erde zu verwenden, um außerirdische Lavaröhren zu simulieren, Höhlen in Chongqing als Simulationsstandort ausgewählt und demonstriert die Machbarkeit sowohl in baulicher als auch in ökologischer Hinsicht. Sie hoffen, die Entwicklung verwandter Forschungen zu außerirdischen Basen durch Simulationsexperimente voranzutreiben.

Die Rationalität der Verwendung einer Mondlavaröhre zur Errichtung einer Mondbasis

Die externe Energie, die für das geschlossene System benötigt wird, das am Betrieb einer menschlichen Mondbasis beteiligt ist, besteht hauptsächlich aus drei Teilen: menschliche Atmung, pflanzliche Photosynthese und interne Temperaturregelung.

Die Forscher zeigten, dass der minimale Energieverbrauch für die Aufrechterhaltung einer Mondbasis mit 8 Astronauten tief in einer Lavaröhrenhöhle etwa 145,5 kW in einer halbkreisförmigen Tunnelhöhle mit einer Fläche von etwa 8.000 Quadratmetern und einer Höhe von 50 Metern beträgt. In diesem Stadium ist eine Lavaröhre die beste Wahl, um eine Mondbasis zu errichten.

Verglichen mit der Mondoberfläche haben Lavaröhren auf dem Mond die Vorteile einer geringen Strahlung und weniger extremer Bedingungen, die besser für eine menschliche Mondbasis geeignet sind.

Es gibt eine Variation in der Tiefe der Strahlungsintensität verschiedener Partikel im Mondboden. Diese Intensität bei 6 m unter der Mondoberfläche ist fast Null. Selbst in einer Tiefe von weniger als 1 m wirken sich Sonneneruptionen und Sonnenpartikelereignisse (SPE) nicht auf das Innere der Lavaröhre aus.

Ein geeignetes Rohr sollte nicht durch Meteoriten zerstört werden. Das bedeutet, dass der mögliche Einflussradius des Meteoriten kleiner sein muss als die Vergrabungstiefe der Röhre. Laut experimentellen und Simulationsstudien ist die sicherste Bedingung, die die Wissenschaftler jetzt berechnet haben, das Verhältnis von Zieldicke zu Kraterdurchmesser. Das heißt, wenn es kleiner als 0,87 ist, erscheint ein „Himmelslicht“ (Krater).

Es gibt sehr wenig Mondstaub in Mondlavaröhren. Mondstaub ist der geladene Staub, der durch kleine Trümmer auf der Mondoberfläche unter der Einwirkung des Sonnenwinds gebildet wird. Aufgeladen können sie an Geräten adsorbiert werden. Außerdem ist Mondstaub abrasiv und sehr schädlich für Menschen und Maschinen. Aber das Innere von Lavaröhren ist eine permanente Schattenzone, die für den Sonnenwind im Allgemeinen unzugänglich ist, wo geladener Mondstaub kaum produziert wird.

Die vom seismischen Mondnetzwerk zwischen 1969 und 1977 beobachteten Mondbeben unterschieden sich darin, wo, wie oft und wie stark sie den Mond erschütterten. Die Tatsache, dass die Mondlavaröhren so viele Jahre auf dem Mond überlebt haben, deutet darauf hin, dass ihre Struktur stabil genug ist, um den Auswirkungen von Mondbeben standzuhalten. Dies ist ein natürlicher Vorteil gegenüber Basen, die auf der Mondoberfläche errichtet wurden.

Verwendung einer Karsthöhle zur Simulation von Mondlavaröhren

Karsthöhlen beziehen sich auf den unterirdischen Raum, der durch die Auflösung, Invasion und den Zusammenbruch von löslichem Kalkstein unter bestimmten Bedingungen gebildet wird. Am Beispiel von Karsthöhlen in Chongqing zeigen die Forscher, dass Erdkarsthöhlen unter drei Aspekten als gute Analoga zu Mondlavaröhren angesehen werden können: Struktur, Umgebung und Isolierung.

Die Forscher beabsichtigen, Karsthöhlen zu verwenden, um die innere Umgebung außerirdischer Höhlen zu simulieren und sie von der äußeren Umgebung zu isolieren, indem sie die Höhlen versiegeln. Das Höhlenexperiment ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil geht es um die automatische Bautechnik in der Höhle und die Verwertungstechnik vor Ort.

Der andere Teil ist das künstliche Ökosystem-Experiment. In Bezug auf Energieversorgung und Licht planen sie, Lichtleiter zu verwenden, um Sonnenlicht in das ökologische Labor einzuführen und es für das Pflanzenwachstum bereitzustellen, und eine Reihe automatischer Energiesteuerungssysteme zu entwickeln.