要在月球上获得人工重力,你需要一个巨大的旋转月球基地

长时间在太空生活和工作会带来许多挑战。 这些包括辐射,因为地球保护磁层以外的位置暴露在更高水平的太阳和宇宙射线下。 由于月球或火星基地太远,无法依靠国际空间站(ISS)等定期补给任务,因此还需要自给自足。 最后,还有低重力问题,这对于地球以外的长期任务和栖息地来说尤其紧迫。 如果人类的未来真的在太空,我们必须提前设计解决这个问题的办法。

一个流行的想法是在太空中创建模拟人工重力的旋转栖息地,例如风车站或 奥尼尔气缸. 日本研究人员团队提出的另一项建议要求更大胆: 月球上的旋转栖息地! 7 月 5 日,京都​​大学和鹿岛公司(日本历史最悠久、规模最大的建筑公司之一)的代表宣布,他们将合作开展一项关于这一概念的研究,以及它怎样制定人类在月球上生活的计划,以及火星成为现实!

该研究是京都大学和鹿岛公司(日本历史最悠久、规模最大的建筑公司之一)的合作成果。 这一消息是在关西电视新闻报道的新闻发布会上宣布的,并通过他们的 Youtube 频道分享。 在这里,京都大学的 Yosuke Yamashiki 教授和 Kajima Construction 关西分公司建筑设计部门的负责人 Takuy​​a Ohno 分享了他们提议的在月球和火星上生活的“人造重力”设施的视频。

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微重力对人体生理的影响是有据可查的。 由于许多涉及长期留在国际空间站上的实验,其中包括美国宇航局著名的双胞胎研究,已经确定宇航员将经历肌肉质量和骨密度的损失。 最近的研究还表明,骨骼强度的丧失是宇航员永远无法完全恢复的原因。 其他值得注意的影响包括心血管健康、器官功能、视力、心理影响和基因表达的变化。

不幸的是,目前没有关于微重力(或低重力)对生殖和儿童早期发育影响的研究。 如果宇航员和普通人希望在月球上生活,就必须解决这个问题,月球的表面重力是地球的 16.5%(0.165 克)。 在火星上,表面重力大约是地球的 38%(0.385 克),情况稍好一些——但绝不理想。 一个常见的建议是,旋转以产生向心力的结构将模拟地球重力——9.8 m/s2,或 1 g。

这就是名为“Lunagrass”的设施背后的想法,它将允许宇航员在模拟地球重力下生活和工作。 正如山敷教授解释的那样:

“火星和月球(表面重力)比地球小得多。 不知道人类最终会不会生活在这些地方……不知道哺乳动物能否在月球等低重力空间正常繁殖和生长。 不过,‘月之草’内部的重力和地球一样,是可以生育的,而且住在这里,可以维持随时可以返回地球的身体。”

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旋转 Lunagrass 基地的内部视图。 信用:鹿岛建设

如视频所示,该概念类似于 O’Neill 圆柱体,不同之处在于它侧立并旋转,并且向底部逐渐变细(形成漏斗形状)。 “漏斗”由一个在底部展开的大型格子结构支撑,以将设施的重量分布在更大的表面积上。 环绕在基础结构周围的是一条轨道,展示了负责从漏斗到月球表面或内部点之间运输的高速列车。

在漏斗内部,我们看到了水体、绿树成荫的陆地、似乎是漂浮的结构(棕色方块),以及允许人们穿行的交通网络。 视频中的模拟人沿着“墙壁”行走,就像在地球表面行走一样(甚至还有摩托艇在水面上行驶!)在漏斗底部,受向心力影响较小力量,有一个站立的水体与更多的船在附近巡航。

演讲中提到的其他想法包括地球-月球运输(甚至是星际运输),它依赖于相同的原理来模拟太空中的人造重力。 它们分别被称为“Luna Beagle”和“Space Express”。 动画展示了前者的外观,一个六边形的容器,其模块从中央辐条延伸,旋转为所有内部人员提供人造重力。 山敷教授说:

“另外,利用‘人工重力’的运输方式的研究也开始了。 这个想法是创造一个在月球上运行的“Luna Beagle”和一个在恒星之间移动的“太空快车”……我试图在移动时保证与地球相同的重力 (1G) 环境。 [Space Express] 需要很大的加速度,我认为最好用火箭牵引它。”

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“Luna Beagle”在地球和月球之间过境的动画。 信用:鹿岛建设

唉,人们不禁提出在月球上建造这种结构的明显成本问题和不可避免的工程挑战。 例如,在演示过程中,就地资源利用 (ISRU) 以及怎样构建这种结构的主题没有出现。 它是在地球上还是在太空中组装,然后被送往月球,还是使用风化层和其他月球资源在现场组装? 这项工作是由自主机器人、工作人员在地表远程操作机器,还是由它们的组合来处理?

正如 Ohno 所承认的那样,Lunagrass 的概念在这一点上是“一个梦想的故事”,而不是一个实际的任务架构。 但是,他补充说,这是一个严肃的想法,并且在不久的将来很可能是可行的。 随着人类开始新的太空探索时代,包括在月球和火星上建立永久栖息地的计划,像这样的“梦想故事”想法发挥了重要作用。

“当然,这根本不是技术性的,但在这个阶段提出想法非常重要,”他说。 “如果可能的话,我想去月球。 更具体地说,我想去火星。 我想在 2050 年以某种方式在月球上实现这个概念。”