Katedralens termithøje inspirerer til design af månens struktur

NASA har store planer for sit Artemis-program – at returnere amerikanere til månen for første gang siden 1972 og etablere en månebase for mennesker inden udgangen af ​​årtiet.

Et team af ingeniører fra University of Arizona bruger robotnetværk til at skabe termit-inspirerede strukturer, der vil hjælpe astronauter med at overleve månens barske miljø.

Lektor Jekan Thanga og hans studerende i Institut for Luft- og rumfart og Maskinteknik, i College of Engineering, har udviklet prototyper af deres månesandsækkestrukturer og det underliggende koncept for et netværk af robotter, der kan bygge dem. Strukturerne indeholder sensorer, der hjælper med konstruktionen og advarer derefter astronauter om ændringer i miljøforhold.

Tech Launch Arizona, universitetets kommercialiseringsafdeling, arbejdede sammen med Thanga om at indgive patenter på de distribuerede computerbehandlingsnetværk, som holdet udviklede for at forbinde disse strukturer og robotter sammen.

Sivaperuman Muniyasamy, en ph.d.-studerende i luft- og rumfartsteknik, og Thanga præsenterede et papir, der beskriver teknologien den 1. februar på American Astronautical Society Guidance, Navigation and Control Conference.

"Ved at udgive papiret på konferencen får vi feedback fra andre eksperter, som virkelig hjælper os med at komme videre," sagde førsteforfatter Muniyasamy.

Samler sammen om månelandinger

Thanga anslår, at astronauterne først vil lande på månen som en del af Artemis i 2026 eller 2027. I et konsortium kaldet LUNAR-BRIC samarbejder hans team med NASAs Jet Propulsion Laboratory på Caltech og MDA, et rumrobotselskab, for at udvikle teknologi til Artemis månelandinger.

"Det er ikke tilfældigt, at dette hold har en akademisk partner, en kommerciel partner og et regeringsorgan," sagde Thanga. "I betragtning af udfordringerne er en del af vejen for os at samarbejde."

Månestrukturerne er kun en start for Thangas universitetsteam og LUNAR-BRIC i deres søgen efter at støtte en rumøkonomi. Inden for et par år efter den første vellykkede landing, sagde han, vil NASA se på at bygge faciliteter til langsigtet beboelse og industri, såsom miljømæssig ansvarlig måne- og asteroidminedrift.

Månebeboere vil have brug for semi-permanente sikre ly, mens de søger efter optimale placeringer til at opføre permanente bygninger, sagde Thanga og tilføjede, at han er sikker på, at de grundlæggende simple sandsækkestrukturer vil blive brugt.

Insektinspiration

Thanga blev først fascineret af en YouTube-video, der viser Nader Khalilis arbejde. I 1980'erne præsenterede den afdøde arkitekt for NASA ideen om sandsækkestrukturer til måne- og rumbeboelse. Derefter udviklede Khalili SuperAdobe sandsækkekonstruktion til hjem rundt om i verden.

Thanga lagde på Khalilis ideer begreberne insektskyskrabere. Disse katedraltermithøje, der er almindelige i afrikanske og australske ørkener, regulerer det underjordiske redemiljø.

"I tilfældet med termitterne er det meget relevant for vores udfordringer uden for verden. De ekstreme ørkenmiljøer, som termitterne står over for, er analoge med måneforholdene," sagde Thanga. "Vigtigt, hele denne tilgang er ikke afhængig af vand. Det meste af månen er udbenetør ørken."

Thanga har længe været interesseret i at anvende arkitekturen af ​​sociale insektsystemer – som en termitkoloni, der konstruerer og vedligeholder en stor, kompliceret høj – på distribuerede robotnetværk, hvor maskiner arbejder sammen uden menneskelig indgriben.

"At lære om det hjalp mig med at lede mig mod distribuerede systemer til byggeri," sagde han.

Thangas team undersøgte, om sandsække fyldt med regolit, jord og mineralfragmenter fra månens overflade kunne erstatte traditionelle byggematerialer til månehuse, lagre, kontroltårne, robotgarage, landingspuder, beskyttelsesjakker til robotter og sprængvægge for at beskytte aktiver under turbulente starter og landinger.

De hurtigt og nemt robotsamlede sandsække shelters reducerer det materiale, der skal transporteres til månen, giver god klimakontrol og beskytter mod måneskælv og andre farer.

Robotter indlejrer sensorer og elektronik i sandsækkene og fylder dem med måneregolith, før de samler strukturerne på plads. Nogle sensorer leverer placeringsdata for at hjælpe robotterne med at placere sandsækkene. Andre leverer miljøinformation og kommunikationsmuligheder for at advare om fare.

På månen varierer temperaturerne fra -298° til 224° Fahrenheit; mikro-meteorer bombarderer overfladen med et gennemsnit på 60.000 mph; og solstråling og månestøv truer udforskningen.

Leveret af University of Arizona