p A ideia de explorar e colonizar Marte nunca foi tão viva como hoje. Nas próximas duas décadas, existem vários planos para enviar missões tripuladas ao Planeta Vermelho, e até mesmo alguns planos altamente ambiciosos para começar a construir um assentamento permanente lá. Apesar do entusiasmo, existem muitos desafios significativos que precisam ser enfrentados antes que qualquer um desses esforços possa ser tentado. p Esses desafios - que incluem os efeitos da baixa gravidade no corpo humano, radiação, e o custo psicológico de estar longe da Terra - tornam-se ainda mais pronunciados quando se trata de bases permanentes. Para endereçar isto, o engenheiro civil Marco Peroni oferece uma proposta para uma base marciana modular (e uma espaçonave para entregá-la) que permitiria a colonização de Marte enquanto protegia seus habitantes com proteção artificial contra radiação.

p Peroni apresentou esta proposta no Fórum e Exposição de Astronáutica e Espaço do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA) 2018, que aconteceu de 17 a 19 de setembro em Orlando, Flórida. A apresentação foi uma das várias que aconteceram na quarta-feira, 19 de setembro, cujo tema é "Mars Mission Architectures".

p Para simplificar, a ideia de colonizar Marte (ou qualquer parte do sistema solar) apresenta muitos desafios - tanto físicos quanto psicológicos. No caso do planeta vermelho, estes incluem sua atmosfera fina e irrespirável, seu ambiente muito frio, e o fato de não ter campo magnético. É este último item que é especialmente desafiador, uma vez que quaisquer futuros colonos precisarão ser protegidos de uma quantidade considerável de radiação.

p Resumidamente, a quantidade média de radiação a que um ser humano é exposto na Terra chega a cerca de 3,6 miliSieverts (mSv) por ano, que é graças à densa atmosfera da Terra e ao campo magnético protetor. Naturalmente, isso significa que os astronautas e as pessoas que se aventuram além da Terra estão expostos a quantidades drasticamente maiores de radiação solar e cósmica.

p Para garantir a saúde e segurança do astronauta, A NASA estabeleceu um limite máximo de 500 mSV por ano ou 2.000 a 4.000 mSV (dependendo da idade e sexo) ao longo da vida de um astronauta. Contudo, Peroni estima que, dependendo de quanto tempo passam dentro de casa, a quantidade média de radiação à qual um colono marciano seria exposto seria de cerca de 740 mSv por ano. Como Peroni explicou à Universe Today por e-mail:

p "A quantidade de material para uma blindagem eficaz pode então estar bem além do que é praticável para a maioria das aplicações aeroespaciais. As paredes de alumínio da ISS, por exemplo, têm cerca de 7 mm de espessura e são eficazes no LEO, mas é improvável que tais escudos sejam suficientes no espaço interplanetário, onde eles podem até aumentar a dose absorvida, a menos que substancialmente engrossados. "

p Para enfrentar esta ameaça, propostas anteriores recomendavam a construção de bases com espessas camadas de solo marciano - em alguns casos, contando com sinterização e impressão 3-D para formar uma parede externa de cerâmica dura - e abrigos de emergência no caso de tempestades solares. Outras propostas sugeriram a construção de bases em tubos de lava estáveis ​​para fornecer proteção natural. Mas, como Peroni indicou, estes apresentam sua própria parcela de perigos.

p Isso inclui a quantidade de material necessária para criar paredes de blindagem eficazes, e a ameaça de claustrofobia. Como ele explicou:

p "Um estudo da NASA descobriu que uma grande estação espacial ou habitat exigia uma proteção de 4 t / m2 de rególito marciano (considerando que sua densidade está entre 1, 000 kg / m3 na superfície para 2, 000 kg / m3 a uma profundidade de alguns cm, isso corresponde a uma espessura de 2 m, ou menos se o material for compactado [por ser] sinterizado por lasers), para atingir uma taxa de dose efetiva de 2,5 mSv / ano ...

p “Um abrigo subterrâneo pode ser utilizado também como dormitório e para todas as atividades em que não é necessário olhar para fora (como ver vídeos ou desfrutar de outros entretenimentos), mas viver sempre em estruturas subterrâneas pode colocar em risco a saúde psicológica dos colonos (claustrofobia), diminuindo também sua capacidade de avaliar distâncias fora do posto avançado (dificuldades em realizar tarefas de EVA) e pode ser particularmente ruim no caso de uma das atividades do posto avançado ser o turismo espacial. Outro problema é a construção de estufas, que deve permitir que a luz do sol entre para alimentar os mecanismos biológicos das plantas. "

p Como uma alternativa, Peroni sugere um projeto para uma base que forneceria sua própria blindagem, maximizando o acesso à paisagem marciana. Esta base seria transportada para Marte a bordo de um navio com núcleo em forma de esfera (medindo cerca de 300 metros (984 pés) de diâmetro) em torno do qual os módulos de base hexagonal seriam dispostos. Alternativamente, Peroni e seus colegas recomendam a criação de um núcleo cilíndrico para abrigar os módulos.

p Esta espaçonave transportaria os módulos e habitantes da Terra (ou órbita cis-lunar), e seria protegido pelo mesmo tipo de escudo magnético artificial usado para proteger a colônia. Isso seria gerado por uma série de cabos elétricos que envolveriam a estrutura do navio. Durante a jornada, a espaçonave também giraria em torno de seu eixo central a uma taxa de 1,5 rotações por minuto para gerar uma força de gravidade de cerca de 0,8 g.

p Isso garantiria que os astronautas chegassem à órbita de Marte sem terem sofrido os efeitos degenerativos da exposição à microgravidade - que incluem perda de densidade óssea e muscular, visão comprometida, diminuição do sistema imunológico e da função orgânica. Como Peroni explicou:

p "No limite da 'esfera de viagem', haverá os sistemas de propulsão necessários para a viagem e a rotação contemporânea da nave espacial, a fim de gerar gravidade artificial durante a viagem de ida e volta. Essas espaçonaves foram desenvolvidas para melhor integrar os elementos de suporte de carga da nave com a estrutura dos módulos. A estrutura de sustentação da esfera, que constitui o corpo da embarcação, é formada por um diagrama hexagonal e pentagonal e, portanto, é mais fácil conectar e agregar os módulos, que têm formas semelhantes. "

p Uma vez na órbita marciana, a esfera do navio pararia de girar para permitir que cada elemento se desprendesse e começasse a descer para a superfície marciana, usando um sistema de paraquedas, propulsores e resistência do ar para desacelerar e pousar. Cada módulo seria equipado com quatro pernas motorizadas que permitiriam que eles se movessem na superfície e se conectassem com os outros módulos habitacionais assim que chegassem.

p Gradualmente, os módulos se arranjariam em uma configuração esférica sob um aparelho em forma de toróide. Muito parecido com o que protege a nave espacial, esse aparelho seria feito de cabos elétricos de alta tensão que geram um campo eletromagnético para proteger os módulos da radiação cósmica e solar. Uma nave espacial (como o BFR proposto pela SpaceX) também pode partir do núcleo central da nave, transportando os futuros colonos para o planeta.

p Para determinar a eficácia de seu conceito, Peroni e seus colegas conduziram cálculos numéricos e experimentos de laboratório usando um modelo em escala (mostrado abaixo). Disto, eles determinaram que o aparelho era capaz de gerar um campo magnético externo de 4/5 Tesla, o que é suficiente para manter os habitantes protegidos dos nocivos raios cósmicos.

p Ao mesmo tempo, o aparelho gerou um campo magnético quase nulo dentro do aparelho, o que significa que não exporia os habitantes a qualquer radiação eletromagnética - e, portanto, não apresenta perigo para eles. Cada módulo, de acordo com a proposta de Peroni, seria em forma de hexágono, medir 20 m (65,6 pés) de diâmetro, e teria espaço vertical suficiente no interior para constituir um espaço habitável.

p Cada um dos módulos seria elevado cerca de 5 m (16,5 pés) acima do solo (usando suas pernas motorizadas) para permitir que o vento marciano escapasse durante as tempestades de areia e evitar o acúmulo de areia ao redor dos módulos. Isso garantiria que a visualização de dentro dos módulos, um componente chave para o design de Peroni, ficaria desobstruído.

p Na verdade, A proposta de Peroni prevê que a base seja o mais aberta possível para a paisagem circundante através de janelas e abóbadas celestes, o que faria com que os moradores se sentissem mais intimamente ligados ao meio ambiente e evitaria sentimentos de isolamento e claustrofobia. Cada módulo pesaria cerca de 40-50 toneladas métricas (44-55 toneladas americanas) na Terra - o que equivale a 15-19 toneladas (16,5-21 toneladas americanas) na gravidade marciana.

p Parte do peso inicial incluiria o combustível necessário para a descida, que seria derramado durante a descida e significaria que os habitats seriam ainda mais claros quando alcançassem a superfície de Marte. Tal como acontece com designs semelhantes, cada módulo seria diferenciado de acordo com sua função, com alguns servindo como dormitórios e outras instalações recreativas, espaços verdes, laboratórios, workshops, reciclagem de água e instalações de saneamento, etc.

p O toque final será a construção de um "eixo tecnológico, "um túnel percorrível construído acima do solo, onde as baterias, painéis fotovoltaicos e pequenos reatores nucleares seriam instalados. Eles cuidariam das consideráveis ​​necessidades elétricas da base, que incluem a energia necessária para manter o campo magnético. Outros elementos podem incluir garagens e armazéns para veículos de exploração, bem como um observatório astronômico.

p Esta proposta é semelhante em muitos aspectos ao conceito de base lunar do Solenóide que Peroni apresentou pelo menos um ano no Fórum e Exposição AIAA Espacial e Astronáutica. Nesta ocasião, Peroni propôs construir uma base lunar que consistia em cúpulas transparentes que seriam encerradas dentro de uma estrutura em forma de toróide consistindo de cabos de alta tensão.

p Em ambos os casos, os habitats propostos visam garantir as necessidades de seus habitantes - que incluem não apenas sua segurança física, mas também seu bem-estar psicológico. Olhando para o futuro, Peroni espera que suas propostas fomentem mais discussões e pesquisas sobre os desafios particulares da construção de bases fora do mundo. Ele também espera ver mais conceitos inovadores projetados para lidar com isso.

p "Esta pesquisa preliminar pode encorajar [o] desenvolvimento futuro dessas teorias e um estudo mais profundo sobre os temas e tópicos abordados nesta contribuição, naquela, por que não, no futuro irá [permitir] aos humanos realizar o sonho de viver em Marte por longos períodos sem serem fechados sob pesadas gaiolas de metal ou cavernas de rocha escura, " ele disse.

p É claro que quaisquer assentamentos construídos na Lua, Marte, ou além, no futuro terá que ser amplamente autossuficiente - produzindo sua própria comida, agua, e materiais de construção in-situ. Ao mesmo tempo, este processo e o ato da vida diária serão fortemente dependentes da tecnologia. Nas próximas gerações, É provável que Marte seja o campo de provas onde nossos métodos de vida em outro planeta são testados e controlados.

p Antes de começarmos a enviar humanos para o Planeta Vermelho, precisamos ter certeza de que apresentamos nossos melhores métodos.