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楼主: topzdx
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[科普资料] 火星(月球)基地相关

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喵科动物 发表于 2018-5-11 21:41 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-11 21:37
你看地球建筑就从墙壁受力的砖混转向框架受力的钢混了嘛。通道膜设计虽然漏气传感器便宜,但是这通道膜比 ...

公交站台顶篷经常用阳光板,也不贵。
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喵科动物 发表于 2018-5-11 22:12 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-11 21:37
你看地球建筑就从墙壁受力的砖混转向框架受力的钢混了嘛。通道膜设计虽然漏气传感器便宜,但是这通道膜比 ...

通道膜+压力传感器检漏的判别依据明确,响应实时迅速,定位方便,可靠性远高于其他检漏方式。

检漏系统的可靠性怎么强调都不过分。如果宇航员长年累月住在一个漏气不能早期发现(直到失压了才知道)/需要满地找漏点/经常虚警的舱室里,会是什么感受?

哪怕主承力结构不用通道膜,也值得加装专门的通道膜检漏层。
hyperion 发表于 2018-5-12 05:19 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-5-11 22:12
通道膜+压力传感器检漏的判别依据明确,响应实时迅速,定位方便,可靠性远高于其他检漏方式。

检漏系 ...

空间站上都没这配置
hyperion 发表于 2018-5-12 05:28 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-5-11 21:37
或者反过来说,建筑物本身无需极致轻量化到比家具还轻。

为啥不是对内饰也严厉减重?
比如材料都用碳塑蜂窝/泡沫板啥的。超轻建筑内用超轻板间隔,只有一层,避免做楼板和内承重结构。地板靠超轻建筑的底膜即可,铺在平整好的火星夯土表面。
 楼主| topzdx 发表于 2018-5-12 10:39 | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-5-11 21:37
或者反过来说,建筑物本身无需极致轻量化到比家具还轻。

家具可以超轻量化设计,搞上几个 火星家具设计大赛,就会有人根据需求花心思了。如果资源都是从地球上带过去的话,早期 重量多花在 设备、食物等上面比 家具上 更有利。
因为距离火星基地还有时间,可以迭代设计,在地面的火星基地模拟中测试 长期使用下的强度、人机工程学 等。

   急切间要用的话,估计日式风格因为其国家长期资源有限,设计风格较为轻量。还要看下其是否能拼装(节省运输体积),装配简易程度 等特性。凑合睡一个月跟能放松舒缓地调节疲劳,对火星人还是很重要的。火星 有个好处是 重力小,肌肉负荷没地球上那么大。床垫用料也不用地球上那么夸张。

节约资源在早期火星基地应该是首要原则。除非星际运输强大了或是 能源够用,从火星原料能方便获得各种制品。
hyperion 发表于 2018-5-12 11:03 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-5-12 10:39
家具可以超轻量化设计,搞上几个 火星家具设计大赛,就会有人根据需求花心思了。如果资源都是从地球上带 ...

不知道床呀,桌子呀啥的用火星陶土烧制行不?用火星砖盖火星建筑,为了保证加压后,砖结构仍处于受压状态,需要覆盖至少十米后的土层(压力约0.57atm)。但如果在大型膜建筑里面盖房子的话,因为不需要加压了,就可以很轻,这或许也是一个选择。如果能造钢筋混凝土(甚至素混凝土只要有点拱大约也能凑合吧),就能用来做楼板来实现多层建筑了(在使用当地资源的情况下充分利用膜建筑的净高)
 楼主| topzdx 发表于 2018-5-12 11:42 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-12 11:03
不知道床呀,桌子呀啥的用火星陶土烧制行不?用火星砖盖火星建筑,为了保证加压后,砖结构仍处于受压状态 ...

在膜内因为有气压,偶有个想法不知是否有人试过。
超市卖的真空包装,砖式的 咖啡、茶叶等,拿在手里很轻,但强度不错。如果能设计一些微粒,(尽可能不圆,增加颗粒之间的摩擦力) ,填充在加强设计的矩形或六边形包装里,抽真空,即成为轻质的砖。

这种砖最大的问题是怕穿刺。(墙上不能钉钉子,要设计挂东西的 导轨,洞板等。)
矩形砖的内空间是方的,外面可以附加一些 类似 乐高 的突出物,房子直接拼拼就好。 没有专用的轻质微粒(空心内部抽真空,加强保温效果),直接用 火星沙子 也行,相对重了点,砖块大小受人力限制,施工工期会长一些。
lego.jpg
火星人的 “儿童时代‘ ,房屋采用 ”真空包装砖“ 拼装,没有好的楼板就不要二层楼。


didian.jpg
另一种 砖块咬合思路,当然真空砖要比地垫厚得多。

轻质砖 “模型”,体积还要大几倍,表皮要用复合材料,有抽气阀门,漏气在外面贴块补丁,内容物填回去,一抽气照样用。
tea-vacum.jpg
堆个一层穹顶小屋 在力学上没问题。也可以在床下堆三堵矮墙,火星人带床板放上去就是床了。

hyperion 发表于 2018-5-12 12:08 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-5-12 11:42
在膜内因为有气压,偶有个想法不知是否有人试过。
超市卖的真空包装,砖式的 咖啡、茶叶等,拿在手里很 ...

如果要自带材料的话,蜂窝板、泡沫板就是最好的选择啦。如果在火星当地造的话,就不用考虑重量问题了。毕竟如果填充物也是火星材料的话,抽真空砖不会比烧结砖轻的,而性能则要差很多,还需要从地球带包装膜过去。如果填充物是从地球带去的,那还不如直接带碳塑板面蜂窝/泡沫板芯的超轻板材呢。
如果全靠火星砖盖房子的话,俺寻思靠多层穹顶设计也可以盖几层楼吧?就是每层的房顶都是穹顶,然后在穹顶阵列上填平出第二层的地面,再往上盖穹顶。当然这么做很麻烦,需要很多材料。在膜建筑里面盖房子的话,首选应该还是没顶屋。
喵科动物 发表于 2018-5-12 13:04 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-12 12:08
如果要自带材料的话,蜂窝板、泡沫板就是最好的选择啦。如果在火星当地造的话,就不用考虑重量问题了。毕 ...

带一罐聚氨酯发泡原料,做冰箱隔热层那种
hyperion 发表于 2018-5-12 13:24 | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-5-12 13:04
带一罐聚氨酯发泡原料,做冰箱隔热层那种

嗯,虽然比强度、比刚度没有专用蜂窝板、带面板的泡沫板好,但可以现场按需制造没有剪裁浪费,也不占用空间。反正对于膜内单层无顶建筑来说,“墙壁”就是个隔音板而已,也没啥强度、刚度要求。那带原料现做硬泡板确实是比较好的选择。如果要做楼板的话,还是得靠专用板。此外用聚氨酯粘粘火星土来3D打印建筑也是可以的,优点是对土没啥要求、也不同做什么处理(传统灰浆、水泥无法在火星气候下使用,也既在火星上,混凝土只能造成预制块,除非在膜建筑内,否则是没法整体浇铸/3D打印的。火星砖也是一样,得在膜建筑内的控制气温下才能用灰浆粘粘),用在前期修造上应该也是个选择,大约1t土需要50kg聚氨酯粘合剂好像,而且预制件强度高达1000Psi=7MPa。
hyperion 发表于 2018-5-12 13:32 | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-5-12 13:04
带一罐聚氨酯发泡原料,做冰箱隔热层那种

对于俺的蜂窝板方案(这个主意是用来做楼板啥的,有蜂窝刚度能好不少),其实也有节省体积的运送方式。蜂窝板可以将蜂窝芯与面板分开,蜂窝芯保持在未拉伸模式,到火星准备使用时再用拉伸机将蜂窝网格拉伸开。嗯,好像两片交错布置的波纹板一样能达到高刚度的目的…而且存放方式更简单更紧凑……
ysz 发表于 2018-5-13 23:05 | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-5-11 19:46
漏气检测,偶想过振动(声音)传感器阵列,根据波前到达各点的先后判断漏点。
还有杆件上放置很多 短光 ...

发现漏气,就在室内弄点烟,外面放个摄像头,应该一下就看到了。
ysz 发表于 2018-5-14 00:00 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-8 19:07
你在这个面板球建筑设计里放了个“支柱”(考虑到内部气压作用,这个“支柱”其实受拉力的)?
仔细想想 ...

可以参考充气床这种结构,里面有立衬,只是一片布就可以了。

刚好也可以作为分隔房间的隔断。多数生活用品可以挂在立衬(也就是墙壁)上。

1.jpg

2.jpg
hyperion 发表于 2018-5-14 05:39 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
ysz 发表于 2018-5-14 00:00
可以参考充气床这种结构,里面有立衬,只是一片布就可以了。

刚好也可以作为分隔房间的隔断。多数生活 ...

对就是这样的结构,毕竟不承力的“侧墙”怎么轻都行,但多层建筑的话,重量就降不下去了。因此半球膜建筑的上层根本利用不上,徒然增加重量。而充气床式膜建筑,就没有无用空间,可以将重量减到最轻了。
楠宫晓风vn 发表于 2018-5-15 14:51 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
ysz 发表于 2018-5-14 00:00
可以参考充气床这种结构,里面有立衬,只是一片布就可以了。

刚好也可以作为分隔房间的隔断。多数生活 ...

比奇洛的充气舱段就是这种结构
 楼主| topzdx 发表于 2018-5-18 11:19 | 显示全部楼层
NASA求助专业的植物学家和园丁新手(其实就是一些高中学生)来帮助他们进行实践。

“地球上成千上万种可以食用的植物或许能帮上忙,但选择哪种作为宇航员的食物来源却是一个大问题,”太空种植的头号贡献者仙童热带植物园的园长Carl Lewis解释道。“而我们就是要来解决这个大问题的。”

这个坐落在迈阿密的植物园找出了106种或许可以在太空中种植的植物品种,包括耐寒卷心菜和多叶生菜。然后他们在150所学校中招募了15000名学生植物学家,让他们在自己的教室里用和太空中相同的条件来栽培这些植物。

这个由NASA拨款124万美元、为期4年的项目已经过去了差不多一半。

学生们使用装有灯泡的容器来模拟太空中使用的培养箱,他们还必须要照料这些植物,并且记录下来生长期间的数据,最后将这些数据共享给NASA。

“我们用的并不是典型的园艺设备,”今年着手于栽培红色罗马生菜的17岁高中生Rhys Campo说。“我们用的东西科技含量更高。”

不过有的植物水浇的太多了,有的教室比起其他的则太热或太冷,而在假日期间这些植物也无人照料。在Campo的教室里,生菜已经枯萎了,学生们也无法品尝它们的滋味了。

但是NASA的植物科学家Gioia Massa却表示这些小缺陷虽然在意料之外,却也为整个项目提供了帮助。

她告诉AFP说:“如果一个植物在所有变量下都能茁壮成长,那么它们在太空里也可以活得很好。”

在距离地球400公里外的国际空间站中,生活在这里的宇航员们在栽培植物时也遇见了同样的失败。装备有LED灯第一款名为Veggie的便携太空培养箱于2014年在空间站中投入实验。但培养箱中有一些生菜没有发芽,而有一些则因干旱死去。

但是宇航员没有放弃,终于在2015年的时候他们品尝到了由NASA批准种植的太空生菜。目前在国际空间站中装备有2个Veggie培养箱,还有另外一个高等植物培养装置(Advanced Plant Habitat,APH)。

上个月与仙童热带植物园的学生们视频连线时,NASA的宇航员Ricky Arnold表示,虽然播种下来的植物只是偶尔有收成,而且平均下来每个宇航员只能吃到一两片菜叶,但是一切都是值得的。

“在这里我们吃到的所有冻干食物口感都差不多,”他说。“当我们能收获亲手种下的生菜时,能吃到“标准菜单”上没有的味道,甭提有多享受了。”

植物不需要重力也可以生长,它们会向着光照生长。

根据Massa所说,一个好的太空植物必须生长密集而且产量高。而且这种植物还必须能够在像国际空间站这样的太空船中生长良好,要知道国际空间站中温度在22摄氏度,相对湿度40%,还有着很高的二氧化碳浓度(百万分比浓度3000)。

“这种二氧化碳的浓度是植物无法适应的,”Massa说。“因为在地球上浓度只有400ppm。”  (人能生活半年一年的空气而植物却无法适应? 存疑)

Massa指出使用一种类似于溶液培养又不完全相同的系统,太空植物会在一个装有少许土壤的垫子里发芽,然后在LED灯光的照射下生长,然后确保植物没有细菌,因为在太空里清洗蔬菜是很难的。

有一些学生测试的植物可能在接下来的几个月中就会发射进太空,包括dragoon lettuce (迷你罗马生菜)和extra dwarf pak choi(超矮白菜)。在明年,西红柿可能会登上宇航员的菜单。

NASA正在寻找太空自动种植的可能,植物的种植生长全部自动化可以使得宇航员专注于他们的任务。但是很多宇航员表示他们喜欢照料植物,因为这样他们会觉得离家还不算太远

NASA的研究科学家Trent Smith表示:“心理健康对于宇航员来说十分重要。”

(农业和园艺离大自然较为接近,后来地球人大部分都异化了
ysz 发表于 2018-5-19 00:41 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-14 05:39
对就是这样的结构,毕竟不承力的“侧墙”怎么轻都行,但多层建筑的话,重量就降不下去了。因此半球膜建筑 ...

可是地板怎么办啊?充气的都是不平的。
hyperion 发表于 2018-5-19 12:20 | 显示全部楼层
ysz 发表于 2018-5-19 00:41
可是地板怎么办啊?充气的都是不平的。

只有贴近支柱/立墙的膜才是不平的,因为支柱/立墙要平衡上下膜面的巨大张力,因此其附近的膜会因为传递张力而无法展平。但离支柱/立墙较远处的贴地膜,因为所受的压力可以往下传递到地面上,因此就可以是平的了。也既就只有墙脚不平而已,大部分地面还是可以很平坦的。
ysz 发表于 2018-5-23 03:39 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-5-19 12:20
只有贴近支柱/立墙的膜才是不平的,因为支柱/立墙要平衡上下膜面的巨大张力,因此其附近的膜会因为传递张 ...

如果顶部不覆土,那么在那么大的气压下,立衬分隔的每个格子,上下都会凸出成弧面,而室内的东西,重量也不会太大,所以还是不会平啊
hyperion 发表于 2018-5-23 18:59 | 显示全部楼层
ysz 发表于 2018-5-23 03:39
如果顶部不覆土,那么在那么大的气压下,立衬分隔的每个格子,上下都会凸出成弧面,而室内的东西,重量也 ...

嗯,其实最简单的方法就是在弧形的充气底面上倒土抹平,然后再铺一层不受力的内底面即可。如果采用覆土平衡顶部压强,从而靠降低立衬拉力的方法降低底面弧度的话,就需要太厚的土层了。因为火星引力只有0.38G,按照覆土密度1.5t/m3计算,平衡0.5atm大气压需要8.77m。
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