Vrei să faci parte dintr-un atelier în cadrul căruia vei proiecta o stație spațială cu alți 19 participanți? Ești interesat să-ți testezi cunoștințele și să le folosești pentru a rezolva provocările asociate cu trimiterea oamenilor în spațiu? Doriți să învățați câteva lucruri de la un astronaut adevărat? Institutul pentru sisteme spațiale al Universității din Stuttgart acceptă cereri din partea studenților și tinerilor profesioniști pentru Atelierul de proiectare a stației spațiale 2020 până la sfârșitul lunii aprilie.

Notă: organizatorii acceptă cereri în ciuda situației actuale și este probabil să adapteze formatul atelierului la dezvoltarea sa ulterioară. Detaliile aplicației sunt prezentate mai jos.

Atelier de proiectare a stațiilor spațiale

Anul trecut mi-am petrecut vacanța de vară într-un mod neconvențional și relativ activ. Am înregistrat anterior că Universitatea din Stuttgart, mai exact Institutul său pentru sisteme spațiale (IRS Stuttgart), organizează un atelier de proiectare a stației spațiale (SSDW) în fiecare vară de câțiva ani. Scopul este relativ simplu - pe baza sarcinii pentru un anumit an, participanții trebuie să proiecteze o misiune cu un echipaj uman. Cu toate acestea, o cale complicată și împletită duce la acest obiectiv clar, în timpul căruia este necesar să se găsească un echilibru între subsisteme și să se încadreze în constrângeri tehnice. În plus, întregul atelier durează doar o săptămână, din care primele zile sunt dedicate prelegerilor, deci nu există prea mult timp pentru a proiecta o misiune și o stație.

Vestea bună este că nu ești singur în această provocare. Atelierul este conceput ca o competiție a două echipe, ale căror modele vor fi evaluate și comparate la final. Există 20 de membri într-o singură echipă, fiecare membru are sarcini sau subsistem clar definit pentru care este responsabilă dezvoltarea. Scopul misiunii atelierului se schimbă în fiecare an. În anii precedenți, echipele s-au ocupat de proiectarea stațiilor de pe Lună, Marte, orbita Pământului, în spațiul cislunar și, de asemenea, între asteroizi.

Pe lângă experiența tehnică, participanții au, de asemenea, posibilitatea de a încerca să lucreze într-o echipă mare, internațională și multidisciplinară. Cu probleme grave întâmpinate în timpul atelierului, pot apela la experți din mediul academic, precum și din industrie, care sunt disponibili în timpul săptămânii. Printre ei se numără și fostul astronaut al Agenției Spațiale Europene Prof. Dr. Reinhold Ewald, care a vizitat stația spațială MIR în 1997 - deci nu lipsesc expertiza de primă mână.

Cum să supraviețuiești pe Venus?

Anul 2019 SSDW, adică cel la care am participat și eu, urma să creeze o stație durabilă pentru echipajul uman de pe Venus. Această planetă este o țintă atractivă, deoarece, la fel ca Marte, este o planetă vecină de pe Pământ. Spre deosebire de Marte, însă, are o gravitație asemănătoare Pământului (0,98 g) și o atmosferă mult mai densă. Al doilea punct aduce cu sine multe complicații. Atmosfera lui Venus este atât de densă, încât temperatura medie a suprafeței sale depășește 460 ° C, iar presiunea sa de suprafață este de 93 bari - o presiune echivalentă cu 90 de ori mai mare decât presiunea atmosferică de pe Pământ sau echivalentul unei presiuni găsite la aproape 1 kilometru sub nivelul mării. Durata de viață a dispozitivelor este scurtă în astfel de condiții, titularul recordului este sonda sovietică Venera 13, care a transmis date de la suprafață timp de 127 de minute. Prin comparație, roverul Opportunity de pe Marte a funcționat timp de 15 ani de pe Pământ.

Prin urmare, suprafața lui Venus este în prezent exclusă pentru echipajul uman. O alternativă este să stați în atmosferă cu ajutorul aerostatelor - baloane sau dirijabile. La altitudini de aproximativ 55 de kilometri, temperaturile și presiunea atmosferei lui Venus sunt mai acceptabile - temperatura este în jur de 25 de grade și presiunea atmosferică este de aproximativ 0,5 bari, t. j. jumătate din presiunea pe care o găsim pe suprafața Pământului. Atmosfera este formată în principal din dioxid de carbon (96,5%), azot (3,5%) și urme de alte elemente. O astfel de stație este deci posibilă din punct de vedere tehnologic, dar aduce cu sine provocări de construcție la care trebuie găsite răspunsuri.

Deoarece Venus este mai aproape de Soare decât Marte și stația este deasupra norilor, putem folosi energia solară ca sursă de energie și putem stoca excesul de energie generat în timpul zilei prin reducerea dioxidului de carbon. Peste noapte, energia poate fi generată prin arderea produselor acestei reduceri. Un număr mare de alternative tehnologice pot fi, de asemenea, discutate, cum ar fi modul de a utiliza cât mai bine elementele prezente în atmosferă în sprijinul misiunii - fie că este vorba de reducerea CO2, producția de oxigen a echipajului sau combustibil pentru rachete.

atelierul
Proiectarea stației din atelierul echipei roșii, SSDW 2019

Probabil cea mai complicată problemă este revenirea pe orbită. Sarcina noastră a fost de a proiecta o misiune care să întoarcă în siguranță echipajul pe Pământ după ce a vizitat Venus. Deoarece stația este în atmosferă și coborârea la suprafață este practic imposibilă, lansarea rachetei de întoarcere este dificilă, trebuie să înceapă de la stație. Un început orizontal pare a fi cea mai practică soluție. A doua mare întrebare este combustibilul pentru rachete - este mai bine să-l faceți la gară sau să îl aduceți cu voi?

Hidrogenul lipsește vizibil în compoziția atmosferei lui Venus. Cel care nu a dispărut de pe planetă este păstrat în atmosferă sub formă de acid sulfuric. Cantitatea sa este suficientă pentru a face necesară luarea de măsuri la proiectarea stației, în special pentru protecția părților externe ale stației - baloane și panouri solare. Cu toate acestea, nu există suficient hidrogen pentru a produce în mod fiabil cantitatea necesară de metan ca combustibil pentru o rachetă de întoarcere într-un timp rezonabil. O alternativă este și utilizarea monoxidului de carbon, fabricat din CO2 atmosferic, dar proprietățile unui astfel de combustibil s-au dovedit inadecvate nevoilor noastre.

Am căutat aceste răspunsuri și multe altele în mai puțin de patru zile, care au fost dedicate proiectării stației. Venus este interesant pentru noi pământenii din mai multe motive. În multe privințe, este o planetă foarte asemănătoare din punct de vedere fizic cu Pământul, dar condițiile de pe aceasta se datorează extrem de mult impactului puternic al efectului de seră. Explorând Venus, putem afla mai multe despre acest proces, prevenind astfel un impact drastic similar asupra Pământului nostru.