Для строительства марсианской среды обитания чрезвычайно важны стандарты автоматизированного экологического контроля. Атмосфера Марса очень тонкая, а температура резко меняется. Люди не могут выжить непосредственно в такой среде. Для поддержания жизни им приходится полностью полагаться на искусственно созданную среду. Стандартизированная система может обеспечить циркуляцию воздуха. Ряд связей, таких как окружающая среда, регулирование температуры и переработка отходов, могут работать стабильно, чтобы предотвратить катастрофические последствия, вызванные выходом из строя оборудования или дисбалансом параметров. Создание унифицированных стандартов также полезно для разных стран и частных компаний для достижения технической совместимости и обмена данными в процессе разработки Марса.
Как построить стабильную искусственную атмосферную среду на Марсе
Углекислый газ составляет 95% марсианской атмосферы, а кислород — всего 0,13%. Человечеству приходится построить замкнутую систему циркуляции. Стандарт требует подачи 25 кубических метров регенерированного воздуха на человека в час, концентрация кислорода должна поддерживаться в пределах от 19,5% до 23,5%, а концентрация углекислого газа не должна превышать 5000 ppm. Система должна быть оснащена резервной сенсорной сетью для мониторинга летучих органических соединений и отслеживания вредных газов в режиме реального времени, а также автоматического запуска процесса очистки, когда значения выходят за пределы нормы.
Система регулирования давления должна поддерживать внутреннее давление воздуха в пределах 0,7–1 земной атмосферы во избежание усталостных условий в конструкции кабины. Для удаления перхлоратной пыли, принесенной марсианскими пылевыми бурями, используется трехступенчатое фильтрующее устройство. Каждая система должна быть оснащена независимым резервным источником питания для предоставления глобальных услуг по закупкам слаботочных интеллектуальных продуктов. Рекомендуется реализовать модульную конструкцию, позволяющую заменять неисправные компоненты без остановки работы.
Каковы стандарты контроля температуры и влажности в жилых районах Марса?
Температура на поверхности Марса колеблется от -125°С до 20°С, а жилой модуль должен быть оснащен активной термоэлектрической системой регулирования температуры. Нормы предусматривают, что температура в жилых помещениях должна быть стабильной на уровне 21±2℃, а влажность должна поддерживаться в пределах 30-50%. В стену необходимо встроить систему излучения с капиллярной сетью, чтобы обеспечить равномерный теплообмен за счет циркуляции жидкости и предотвратить проблемы с пылью, вызванные традиционными вентиляторами.
К подземному жилому модулю следует добавить слой геологической изоляции, чтобы предотвратить потери тепла. Все оборудование для контроля температуры должно пройти сейсмические испытания и быть способным выдерживать марсианские землетрясения силой более 0,5G. Рекомендуется использовать устройства хранения тепла из материалов с фазовым переходом, чтобы использовать разницу температур между днем и ночью на Марсе для достижения каскадного использования энергии, тем самым снижая зависимость от солнечных элементов.
Как решить проблему циркуляции воды на марсианской базе
Система циркуляции воды должна обеспечивать степень восстановления более 98%. Стандарт разъясняет трехступенчатый процесс очистки воды. Сначала для удаления взвешенных веществ используется первичная фильтрация, затем для опреснения используется мембрана обратного осмоса и, наконец, для удаления органических загрязнителей используется ультрафиолетовое фотокаталитическое окисление. Существует правило, согласно которому суточное потребление электроэнергии на тонну воды не может превышать 10 киловатт-часов, а система должна иметь возможность экстренного извлечения дополнительной воды из марсианского грунта.
Должны проводиться отводные работы по очистке бытовых и экспериментальных сточных вод, а показатели содержания тяжелых металлов должны соответствовать нормам, установленным для питьевой воды. Предлагается построить распределенную систему водяного подвала путем создания кольцевой сети водоснабжения между основными каютами, чтобы не влиять на общее водоснабжение при выходе из строя одного модуля. Все интерфейсы конвейеров планируются с использованием стандартизированных методов, чтобы их можно было использовать для обеспечения быстрой замены и обслуживания.
Требования экологического контроля для сельскохозяйственного модуля Марса
Завод-фабрика должен поддерживать герметизированную среду с давлением 0,31,0 бар и повышать концентрацию углекислого газа до 3000 – для содействия фотосинтезу. Система искусственного освещения должна обеспечивать освещение полного спектра длиной 400–700 нм, а фотопериод должен быть установлен на цикл 16 часов света и 8 часов темноты в зависимости от типа культуры. Система циркуляции питательного раствора должна отслеживать значение EC и значение pH в режиме реального времени и автоматически регулировать соотношение микроэлементов.
Используя технологию аэрозольного выращивания, можно сэкономить водные ресурсы, а ежедневный расход воды на квадратный метр посевной площади не превысит 2 литров. Модуль необходимо изолировать от жилой зоны, чтобы предотвратить попадание пыльцы и микроорганизмов в основную систему жизнеобеспечения. Рекомендуется оборудовать специальный шлюз, а все поступающие и исходящие материалы должны подвергаться двойной дезинфекции ультрафиолетом и озоном.
Как энергетические системы поддерживают управление экологической автоматизацией
В качестве основного источника энергии используются солнечные тонкопленочные элементы на основе арсенида галлия, установленные на крыше кабины, а небольшие ядерные батареи справляются с электроснабжением во время песчаных бурь. В стандарте четко прописано, что системы жизнеобеспечения должны иметь тройные гарантии электроснабжения, а их приоритет выше научно-исследовательского оборудования. Датчики всех ключевых параметров окружающей среды должны быть оснащены независимыми аккумуляторами, чтобы местный телефон мог продолжать работать более 72 часов после отключения основной линии.
Создание интеллектуальной системы управления нагрузкой для автоматического отключения системы в случае нехватки энергии не является основной функцией. Исходя из этого, рекомендуется развернуть на поверхности Марса высоковольтную электросеть постоянного тока, а затем соединить различные модули для формирования взаимно подготовленной сети электроснабжения. Также необходимо время от времени проверять уровень активности катализатора в топливном элементе, чтобы убедиться в надежности системы синтеза водорода и кислорода.
Как проверить надежность систем экологического контроля
Прежде всего, все системы должны быть протестированы в камере моделирования на стороне земли в вышеупомянутых условиях. Это испытание должно длиться 10 000 часов без перерыва. Кроме того, тест должен моделировать состав атмосферы, температурную кривую и условия пыльных бурь на Марсе. Затем испытание должно было охватить более 200 аварийных учений, включая экстремальные сценарии, такие как разрыв кабины и декомпрессия, отключение электроэнергии, отказ датчиков и т. д.
Создайте базу данных для анализа дерева неисправностей, чтобы записывать прошлую частоту отказов каждого компонента. Предлагается использовать технологию цифровых двойников для одновременного контроля фактического рабочего состояния Марса через наземный центр управления. Регулярно проводите удаленную диагностику, а также выполняйте техническое обслуживание и обновления, чтобы обеспечить оптимальную производительность системы на протяжении всего цикла выполнения задач.
Какой аспект системы экологического контроля вас больше всего беспокоит при строительстве базы пришельцев? Добро пожаловать, чтобы поделиться своим мнением в области комментариев. Если статья оказалась для вас полезной, поставьте лайк, чтобы поддержать ее!
Добавить комментарий