Танга и группа его студентов и аспирантов описывают концепцию лунного ковчега, которую они называют «современным глобальным страховым полисом», в документе, представленном на выходных во время аэрокосмической конференции IEEE.
«Земля по своей природе является изменчивой средой», – сказал Тханга, профессор аэрокосмической техники и машиностроения в Инженерном колледже Уаризоны. «Мы, люди, около 75 000 лет назад столкнулись с извержением супервулкана Тоба, которое вызвало период похолодания продолжительностью 1000 лет и, по некоторым данным, согласуется с предполагаемым сокращением человеческого разнообразия.
Поскольку человеческая цивилизация имеет такой большой след, если бы она рухнула, это могло бы иметь отрицательный каскадный эффект на остальную часть планеты."
Еще одна проблема, добавил он, – это изменение климата: если уровень моря продолжит повышаться, многие засушливые места уйдут под воду, в том числе Seedbank Шпицберген, структуру в Норвегии, которая хранит сотни тысяч образцов семян для защиты от случайной потери биоразнообразия.
Команда Танги считает, что хранение образцов на другом небесном теле снижает риск потери биоразнообразия, если одно событие вызовет полное уничтожение Земли.
Полностью трубчатый
Ученые обнаружили сеть из примерно 200 лавовых трубок прямо под поверхностью Луны в 2013 году. Эти структуры сформировались миллиарды лет назад, когда потоки лавы растопили свой путь через мягкие породы под землей, образуя подземные пещеры.
На Земле лавовые трубки часто похожи по размеру на туннели метро и могут быть разрушены землетрясениями, тектоникой плит и другими природными процессами. Эта сеть лунных лавовых труб составляет около 100 метров в диаметре.
Нетронутые примерно от 3 до 4 миллиардов лет, они могут обеспечить укрытие от солнечной радиации, микрометеоритов и изменений температуры поверхности.
Идея создания лунной базы или человеческого поселения на Луне существует уже сотни лет, и открытие лавовой трубки возродило энтузиазм космического сообщества по поводу этой концепции. Но Луна не совсем гостеприимная среда, в которой люди могут проводить длительные периоды времени. Нет воды и пригодного для дыхания воздуха, а температура около минус 25 градусов по Цельсию или минус 15 градусов по Фаренгейту.
Это тоже не очень насыщенное событиями место.
С другой стороны, те же самые функции делают его отличным местом для хранения образцов, которые должны оставаться очень холодными и нетронутыми в течение сотен лет.
Построение лунного ковчега – занятие непростое, но, основываясь на некоторых «быстрых расчетах за пределами конверта», Танга сказал, что это не так сложно, как может показаться. Транспортировка около 50 образцов от каждого из 6.Для 7 миллионов видов потребуется около 250 запусков ракет.
Для постройки Международной космической станции потребовалось 40 запусков ракет.
"Это не безумно большой", – сказал Тханга. "Мы были немного удивлены этим."
Криогеника и квантовая левитация
Концепция миссии основана на другом проекте, предложенном Танга и его группой, в котором миниатюрные летающие и прыгающие роботы под названием SphereX входят в лавовую трубу группами.
Там они собирали образцы реголита или пыли и рыхлой породы и собирали информацию о расположении, температуре и составе лавовых трубок. Эта информация может сообщить о строительстве лунной базы.
Модель подземного ковчега, созданная командой, включает в себя набор солнечных панелей на поверхности Луны, которые будут обеспечивать электричество. Две или более шахты лифта будут вести вниз в помещение, где чашки Петри будут размещены в серии модулей криогенной консервации.
Дополнительная шахта грузового лифта будет использоваться для транспортировки строительного материала, так что основание может быть расширено внутри лавовых труб.
Для криоконсервации семена необходимо охладить до минус 180 ° C (минус 292 ° F), а стволовые клетки хранить при температуре минус 196 ° C (минус 320 ° F). В качестве справки о том, насколько здесь холодно, вакцина Pfizer COVID-19 должна храниться при температуре минус 70 ° C или минус 94 ° F. Тот факт, что лавовые трубки такие холодные, а образцы должны быть еще холоднее, означает, что есть риск, что металлические части основания могут замерзнуть, заклинить или даже свариться в холодном состоянии.
На Земле коммерческие авиалинии прекращают работу, когда температура земли достигает от минус 45 до минус 50 градусов Цельсия (от минус 49 до минус 58 градусов Фаренгейта).
Однако есть способ воспользоваться преимуществами экстремальных температур, используя потустороннее явление, называемое квантовой левитацией. В этом процессе криоохлаждаемый сверхпроводящий материал – или материал, который передает энергию без потери тепла, как традиционный кабель, – плавает над мощным магнитом. Две части заблокированы на фиксированном расстоянии, поэтому, куда бы ни пошел магнит, сверхпроводник следует за ним.
«Это похоже на то, что они заблокированы на месте струнами, но это невидимые струны», – сказал Танга. "Когда вы достигаете криогенных температур, происходят странные вещи. Некоторые из них просто похожи на магию, но основаны на испытанных и проверенных в лаборатории физических принципах, находящихся на грани нашего понимания."
В конструкции ковчега команды используется это явление, чтобы полки с образцами парили над металлическими поверхностями и позволяли роботам перемещаться по объекту над магнитными дорожками.
Предстоит провести гораздо больше исследований о том, как построить ковчег и управлять им, от изучения того, как на консервированные семена может повлиять отсутствие гравитации, до разработки плана базовой связи с Землей.
«Что меня поражает в подобных проектах, так это то, что они заставляют меня чувствовать, что мы приближаемся к превращению в космическую цивилизацию и к не очень далекому будущему, когда человечество будет иметь базы на Луне и Марсе», – сказал Альваро Диас.
Флорес Каминеро, докторант УАризоны, руководит термическим анализом для проекта. «Междисциплинарные проекты сложны из-за их сложности, но я думаю, что одна и та же сложность делает их красивыми."
Видео-презентация: https: // www.YouTube.com / watch?v = ooWNePIq-3c