मंगल ग्रह के पहले निवासी मिट्टी से कैसे आवास बनाएंगे

जब मनुष्यों के मंगल ग्रह पर जाने और रहने के लिए किसी स्थान की आवश्यकता की बात आती है, तो नासा की एक महत्वाकांक्षी योजना है: ग्रह पर पाए जाने वाले कच्चे माल का उपयोग 3डी-प्रिंट के साथ एक निवास स्थान को प्रिंट करने के लिए करना। यह 3डी-प्रिंटेड हैबिटेट चैलेंज का विषय था जिसे एजेंसी ने कुछ साल पहले शुरू किया था, जिसने डिजाइनरों की टीमों को समस्या का सर्वोत्तम समाधान पेश करने के लिए आमंत्रित किया था।

तो हम वास्तव में मंगल ग्रह की धूल के ढेर को एक आरामदायक घर में कैसे बदल सकते हैं? यह जानने के लिए, हमने उस प्रतियोगिता में भाग लेने वाले दो विशेषज्ञों से बात की - विजेता टीम ज़ोफ़रस के वास्तुकार ट्रे लेन और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी टीम के इंजीनियर मैथ्यू ट्रोएमनर - दूसरे आवास पर एक आवास कैसे डिजाइन और निर्मित करें, इसके बारे में ग्रह.

यह लेख का हिस्सा है मंगल पर जीवन, एक 10-भाग की श्रृंखला जो अत्याधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी की खोज करती है जो मनुष्यों को मंगल ग्रह पर कब्जा करने की अनुमति देगी।

स्थानीय संसाधनों का उपयोग करना

योजना बनाते समय ए मंगल ग्रह के लिए आवास, सबसे बड़ी सीमा यह है कि आप पृथ्वी से कितनी सामग्री ला सकते हैं। रॉकेट पर लादे गए प्रत्येक अतिरिक्त ग्राम द्रव्यमान की ईंधन के संदर्भ में एक महत्वपूर्ण लागत होती है, इसलिए किसी भवन के लायक निर्माण सामग्री साथ लाना संभव नहीं है। इसीलिए मंगल ग्रह पर स्थानीय रूप से उपलब्ध कच्चे माल का उपयोग करके पहले आवास बनाने की आवश्यकता होगी।

यह निश्चित रूप से निर्माण के दृष्टिकोण का एक अलग तरीका है, जैसा कि प्रतियोगिता विजेता टीम ज़ोफेरस के वास्तुकार ट्रे लेन ने हमें बताया।

अपने शुरुआती शोध में, लेन को स्थानीय सामग्रियों का उपयोग करके बड़े पैमाने पर 3 डी प्रिंटिंग परियोजनाओं के रास्ते में बहुत कुछ नहीं मिला, इसलिए उन्होंने प्रेरणा के लिए एक अप्रत्याशित स्रोत की ओर रुख किया: कीड़े। "हमने ततैया, मकड़ियों और भृंगों को देखना शुरू किया," उन्होंने कहा। "सैकड़ों लाखों वर्षों से, वे आवास बनाने के लिए अनिवार्य रूप से 3डी प्रिंटिंग कर रहे हैं।" कीड़े पर्यावरण में बाहर जाते हैं, ढूंढते हैं संसाधन, उन्हें उपयोगी सामग्री में संसाधित करें, और उनकी जरूरतों को पूरा करने के लिए सबसे व्यावहारिक आवास का निर्माण करें - ठीक उसी तरह जैसे लेन करना चाहता था। "ईमानदारी से कहें तो, हमने पाया कि 3डी-मुद्रित, स्वायत्त, स्थानीय संसाधन उपयोग वाले आवास का निर्माण करने के लिए इंसानों की तुलना में कीड़े बेहतर मॉडल हैं।"

उनकी टीम ने एक ऐसे आवास की कल्पना की जिसमें रोवर्स शामिल हों जो पर्यावरण में जाएंगे और सामग्री एकत्र करेंगे, फिर उन्हें आगे के निर्माण के लिए वापस लाएंगे। "कई मायनों में, यह एक ततैया की तरह है जो स्थानीय संसाधनों का थोड़ा सा हिस्सा चबाता है और उसे कागज की लुगदी में बदल देता है और उससे अपना घोंसला बनाता है।"

चाहे मंगल ग्रह पर हो या पृथ्वी पर, निर्माण में इस दृष्टिकोण को लागू करने के फायदे हैं। उन्होंने कहा, "यह तथ्य कि आप स्थानीय संसाधनों का उपयोग कर रहे हैं, अंतरिक्ष अभियानों के लिए बहुत बड़ा अंतर पैदा करता है।" लंबी आपूर्ति श्रृंखलाओं पर निर्भर रहने के बजाय, आप सामग्री और ऊर्जा के मामले में अधिक कुशल हो सकते हैं। साथ ही, 3डी प्रिंटिंग दृष्टिकोण पारंपरिक निर्माण की तुलना में अधिक सुरक्षित है। "निर्माण एक जोखिम-प्रवण उद्योग है... इसलिए यदि आप इसके कुछ पहलुओं को स्वायत्तता से कर सकते हैं, तो आपको सुरक्षा लाभ भी होगा।"

यह 3डी-प्रिंट की तुलना में तेज़ और सस्ता भी हो सकता है, और यह कुछ हद तक डिज़ाइन की स्वतंत्रता को सक्षम बनाता है। "एक वास्तुकार के दृष्टिकोण से, जब आप 3डी प्रिंटिंग करते हैं तो एक निश्चित मात्रा में स्वतंत्रता खुलती है," उन्होंने कहा। आपको टू-बाय-फोर जैसी बड़े पैमाने पर उत्पादित सामग्रियों पर निर्भर रहने की ज़रूरत नहीं है, जो सपाट और सीधी होती हैं, इसलिए आप अधिक जटिल आकार डिज़ाइन कर सकते हैं। "यह आपको एक ऐसा डिज़ाइन बनाने के लिए मुक्त करता है जो समाधान के लिए कस्टम-फिट है।"

किसी आवास को 3डी-प्रिंट कैसे करें

जब आप 3डी प्रिंटिंग के बारे में सोचते हैं, तो संभवतः आप कुछ इंच चौड़ी वस्तुओं को प्रिंट करने वाली डेस्कटॉप मशीन के बारे में सोचते हैं। जब इंफ्रास्ट्रक्चर-स्केल 3डी प्रिंटिंग की बात आती है, तो आपको बहुत बड़े हार्डवेयर की आवश्यकता होती है, लेकिन यह वैचारिक रूप से समान है प्रक्रिया - "इसमें आप समान सॉफ्टवेयर का उपयोग करेंगे, आप समान आंदोलन तकनीकों का उपयोग करेंगे," मैथ्यू ट्रोएमनर, पीएच.डी. के रूप में। नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के उम्मीदवार और यूनिवर्सिटी की मंगल पर्यावास टीम के नेता ने समझाया।

अंतर सामग्री जमा करने के तरीके में है। ट्रोएमनर ने कहा, डेस्कटॉप 3डी प्रिंटर एक फ्यूज्ड डिपोजिशन विधि का उपयोग करते हैं, "जो अनिवार्य रूप से पिघली हुई प्लास्टिक स्ट्रिंग की तरह है।" और जबकि इसे बढ़ाना संभव है, मंगल ग्रह पर छपाई के लिए, ट्रोएमनर की टीम एक अलग प्रकार की सामग्री का उपयोग करना चाहती थी जिसे मार्स्क्रीट या मार्स कंक्रीट कहा जाता है। उन्होंने बताया, "हम सामग्री को पहले से मिला रहे हैं, एक प्रकार का पेस्ट बना रहे हैं और फिर उसे बाहर निकाल रहे हैं", इससे पहले कि वह ठीक हो जाए या सख्त हो जाए।

मार्स्क्रीट को मार्टियन रेजोलिथ - धूल भरी मिट्टी जैसा पदार्थ जो ग्रह की सतह को कवर करता है - को सल्फर के साथ मिलाकर बनाया जाता है। सल्फर कंक्रीट का उपयोग पृथ्वी पर दशकों से किया जा रहा है और यह मजबूत और घिसाव प्रतिरोधी है, जो इसे मंगल ग्रह पर निर्माण के लिए आदर्श बनाता है। एक बार जब यह मिश्रित हो जाता है, तो इसे आवास बनाने के लिए आकार में रखा जा सकता है।

उन्होंने कहा, "मंगल या अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए, आपके पास किसी प्रकार का हाथ होगा जो सामग्री को स्थानांतरित और जमा करता है।" पृथ्वी पर, बड़े पैमाने पर मुद्रण के लिए आर्म-शैली तंत्र गैन्ट्री-शैली तंत्र की तुलना में कम लोकप्रिय हैं क्योंकि वे केवल सीमित आकार में ही प्रिंट कर सकते हैं - अनिवार्य रूप से, हाथ की पहुंच तक। लेकिन प्रिंटिंग हार्डवेयर जितना अधिक जटिल होगा, उतनी ही अधिक चीजें गलत हो सकती हैं। किसी अन्य ग्रह पर निर्माण करते समय चीजों को यथासंभव सरल रखना महत्वपूर्ण है।

ट्रोएमनर की टीम ने एक इन्फ्लेटेबल दबाव पोत - अनिवार्य रूप से, एक विशाल, मजबूत गुब्बारा - का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा गुंबद का आकार बनाने के लिए इसे हवा से भर दिया जाएगा, जिसके शीर्ष पर मार्स्क्रीट प्रिंट करने के लिए एक आर्म मैकेनिज्म का उपयोग किया जाएगा। दबाव पोत हवा को अंदर और विकिरण को बाहर रखता है, और मार्स्क्रीट संरचना को मजबूत और टिकाऊ बनाता है।

मंगल ग्रह पर निर्माण की चुनौतियाँ

मंगल ग्रह मनुष्यों और इमारतों दोनों के लिए दुर्गम है। शुरुआत के लिए, ग्रह पर तापमान में उतार-चढ़ाव होता है, भूमध्य रेखा के आसपास तापमान बहुत अधिक होता है दिन के दौरान 70 डिग्री फ़ारेनहाइट (21 डिग्री सेल्सियस) से शून्य से 100 डिग्री फ़ारेनहाइट (शून्य से 73 सेल्सियस) नीचे रात। इससे निर्माण सामग्री पर बहुत अधिक दबाव पड़ता है।

ट्रोएमनर ने कहा, "हम ऐसी संरचनाएं चाहते थे जो एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से विस्तार और संकुचन कर सकें, ताकि मंगल की बहुत ठंडी रातों और अपेक्षाकृत गर्म दिनों में विस्तार और संकुचन की अनुमति मिल सके।" और संरचनाओं को इतना मजबूत होना चाहिए कि वे ग्रह पर बार-बार होने वाली धूल के संचय को झेल सकें तूफानी धूल. "यदि आपकी आधी संरचना पर रेत का ढेर है, आपके पास असंतुलित लोडिंग की स्थिति है, तो वह क्या करेगा?" उन्होंने समझाया। धूल भरी आंधियां भी निर्माण को प्रभावित कर सकती हैं, जिसका अर्थ है कि डाउनटाइम की अनुमति देने की आवश्यकता है।

इसीलिए ट्रोएमनर की टीम गुंबदों का विचार लेकर आई। उन्होंने कहा, "गुंबद थर्मल विस्तार और रेत के टीलों के निर्माण के लिए एक अच्छा आकार हैं," और वे भार को बहुत अच्छी तरह से वितरित करते हैं। बिल्डरों को वास्तव में मंगल ग्रह पर कम गुरुत्वाकर्षण से भी थोड़ी मदद मिलती है, "इसलिए आपको कम संरचनात्मक तत्वों की आवश्यकता होती है, आपको हल्के उपकरण की आवश्यकता होती है।"

एक बड़ा मुद्दा यह है कि मंगल ग्रह के अंतरिक्ष यात्रियों को खतरनाक विकिरण से कैसे बचाया जाए। मैथ्यू ने कहा, "मंगल ग्रह का रेजोलिथ सतह पर आपके द्वारा अनुभव किए जाने वाले विकिरण से बचाने में वास्तव में उतना उत्कृष्ट नहीं है।" गुंबद के डिज़ाइन में आवास के अंदर के लोगों और बाहरी वातावरण के बीच एक से तीन फीट की सामग्री होगी, लेकिन वह पर्याप्त नहीं होगा अंदर अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षा के लिए।

मार्स्क्रीट बनाने के लिए रेजोलिथ में सल्फर मिलाने से मदद मिलती है, लेकिन टीम ने मिश्रण में पॉलीथीन फाइबर भी मिलाया, जो परिरक्षण प्रभाव को बढ़ाएगा। पूर्ण परिरक्षण के लिए, आंतरिक फुलाए गए ढांचे में अधिक पॉलीथीन भी होगी। इस पॉलीथीन को मानव रहित अंतरिक्ष यान के अस्तर से नरभक्षण किया जा सकता है जो मंगल ग्रह पर आपूर्ति की पहली लहर ले जाएगा।

वास्तुकला की भूमिका

हालाँकि, किसी आवास को डिज़ाइन करना केवल इंजीनियरिंग चुनौतियों के बारे में नहीं है। यह एक ऐसी जगह बनाने के बारे में भी है जिसमें लोग लंबे समय तक आराम से रह सकते हैं और काम कर सकते हैं, संभवतः बहुत अधिक तनाव में रहते हुए या गहन अलगाव का अनुभव करते हुए।

टीम ज़ोफ़रस के आवास को तीन मॉड्यूल में विभाजित किया गया था: विज्ञान संचालन के लिए एक प्रयोगशाला, एक सांप्रदायिक इकाई और एक दल स्वच्छता और शयन कक्ष जैसी आवश्यकताओं के लिए इकाई, इस संभावना के साथ कि मिशन के आधार पर और इकाइयाँ जोड़ी जा सकती हैं जरूरत है.

वे वहां रहने वाले अंतरिक्ष यात्रियों की व्यावहारिक जरूरतों और मनोवैज्ञानिक जरूरतों दोनों का समर्थन करने के लिए जगह चाहते थे, जो कि उन्होंने सांप्रदायिक इकाई को डिजाइन करने के तरीके में प्रतिबिंबित किया था। "हमने वास्तव में उस स्थान को ऊपरी स्तर पर एक बड़े उद्घाटन के आसपास उन्मुख किया है," उन्होंने कहा। एक बड़ी खिड़की अंतरिक्ष यात्रियों को अंदर सुरक्षित और आरामदायक रहते हुए मंगल की सतह से बाहर देखने की अनुमति देती है। "हम अंतरिक्ष यात्रियों की अपने परिवेश को देखने और उससे जुड़ने की क्षमता को अधिकतम करना चाहते थे।"

यह कार्यों को पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, चीजों को बाहर ले जाने के लिए एक यांत्रिक हाथ का उपयोग करना। लेकिन इसका एक महत्वपूर्ण मनोवैज्ञानिक लाभ भी है। "यदि आप एक ऐसे ग्रह पर एक वर्ष के लिए लगभग एक हजार वर्ग फुट जगह में बंद हैं जो आपको मारना चाहता है आप जहां रहते हैं उसे छोड़कर हर जगह, यह महसूस करना कि आप किसी संकट में नहीं हैं, वास्तव में फायदेमंद है,'' उन्होंने कहा।

टीम ने इस जगह में हाइड्रोपोनिक गार्डन भी जोड़ा ताकि पौधों को रोशनी मिल सके और वह भी नीचे चलने वाले अंतरिक्ष यात्री इस अनुभूति के मनोवैज्ञानिक विराम का आनंद लेंगे जैसे कि वे किसी रास्ते से गुजर रहे हों जंगली स्थान. लेन के लिए, व्यावहारिक और मनोवैज्ञानिक आवश्यकताओं के इस अंतर्संबंध को संतुलित करना एक वास्तुकार का महत्वपूर्ण काम है। उन्होंने कहा, "आर्किटेक्ट इंसानों की जरूरतों और भौतिक पर्यावरण के बीच तालमेल बिठाते हैं।" "कोई व्यक्ति जिस भौतिक वातावरण में है, वह उसे मनोवैज्ञानिक और परिचालन रूप से भी प्रभावित करता है।"

जिस तरह से उन्होंने इसके बारे में सोचा वह अलग-अलग मिशन आवश्यकताओं और मनोवैज्ञानिक आवश्यकताओं के संदर्भ में नहीं था। इसके बजाय, वह इन्हें आपस में जुड़े हुए के रूप में देखता है। उन्होंने कहा, "जब आप किसी इंसान के साथ व्यवहार कर रहे होते हैं तो वे मनोवैज्ञानिक ज़रूरतें वास्तव में व्यावहारिक ज़रूरतें होती हैं।" "क्योंकि आपके अंतरिक्ष यात्रियों का मनोविज्ञान सीधे मिशन पर उनके प्रदर्शन को प्रभावित करता है।"

अंतरिक्ष यात्रियों को मनोवैज्ञानिक रूप से लाभ पहुँचाने के लिए डिज़ाइन करना किसी इमारत को आकर्षक बनाने के बारे में नहीं है, बल्कि किसी डिज़ाइन समस्या का सबसे अच्छा समाधान खोजने के बारे में है। उन्होंने अंतरिक्ष इंजीनियरिंग के कई पहलुओं में सुंदरता और सुंदरता की ओर इशारा किया। उन्होंने कहा, "डिज़ाइन में वास्तव में कुछ सुंदर है जो समस्या को अच्छी तरह से फिट करता है," उन्होंने कहा, कई कार्बनिक आकृतियों में अंतर्निहित सुंदरता के समान। “डिज़ाइन समस्या की व्यावहारिक बाधाओं का पालन करना, और रहने वालों के स्वास्थ्य को ध्यान में रखना कल्याण और मनोविज्ञान का परिणाम कुछ ऐसा होता है जो संभवतः सौंदर्य की दृष्टि से अधिक मनभावन डिज़ाइन होगा।

उन्होंने कहा, "आप किसी चीज़ को सुंदर बनाने के लिए बहुत आगे तक जा सकते हैं।" "लेकिन इसे उस व्यक्ति के लिए अच्छी तरह से काम करना जो इसमें रहने वाला है, मेरे लिए, एक बहुत ही व्यावहारिक विचार है।"

छुप गया

दोनों विशेषज्ञ इस बात पर सहमत हुए कि मंगल ग्रह के आवास डिजाइन के भविष्य में कई संभावनाएं हैं, जिनमें संभावित रूप से सतह से नीचे जाना भी शामिल है। भूमिगत बेस बनाने के कई फायदे हैं, जैसे लोगों को विकिरण और धूल भरी आंधियों से सुरक्षित रखना। लेकिन इसकी अपनी चुनौतियाँ भी हैं।

जब भूमिगत निर्माण की बात आती है, तो "अभी भी बहुत कुछ अज्ञात है," ट्रोएमनर ने कहा। मंगल ग्रह की उपसतह की संरचना और उस वातावरण में निर्माण कैसे किया जाए, इसके बारे में हम बहुत कुछ नहीं जानते हैं। "कम से कम पहले कदम के लिए, अगर हम निकट भविष्य के बारे में बात कर रहे हैं, तो सतह पर कुछ अधिक समझ में आता है क्योंकि वहां अज्ञात स्तर उतने समान नहीं हैं जितने नीचे खोदने पर होंगे।"

हालाँकि, एक बार जब हम कुछ समय के लिए मंगल ग्रह पर रहे, तो यह बदल सकता है। "दीर्घकालिक, आपके द्वारा पहले कुछ प्रारंभिक संरचनाएं बनाने के बाद, आपके पास सतह पर अधिक रोवर्स होंगे, हो सकता है आपके पास सतह पर अंतरिक्ष यात्री हैं, तो हो सकता है कि भविष्य में भूमिगत बेस ही रास्ता हो,'' उन्होंने कहा।

लेन सहमत हुए. उन्होंने सोचा कि मंगल ग्रह पर पहले मिशन में चंद्रमा पर अपोलो मिशन की तरह "सतह पर सामान जो ज्यादातर पृथ्वी से आया था" में लोग रह सकते हैं। लेकिन अधिक लोगों के लंबे समय तक रहने के लिए, आपको अधिक स्थायी बुनियादी ढांचे की आवश्यकता है। "उस समय, आप भूमिगत होना शुरू कर देते हैं या अपने आवासों को 3डी-प्रिंट करना शुरू कर देते हैं," उन्होंने कहा।

अंततः, लेन ने विभिन्न अंतरिक्ष एजेंसियों या कंपनियों द्वारा डिज़ाइन और निर्मित किए गए विभिन्न प्रकार के आवासों की कल्पना की। उन्होंने कहा, "हम अपने आवासों में और अधिक विविधता देखने जा रहे हैं जो हम बना रहे हैं, क्योंकि हमारी ज़रूरतें और अधिक विविध होने जा रही हैं, और हमें और अधिक पैमाने को समायोजित करने की आवश्यकता है।" उस विविधता से, हम इस बारे में और जानेंगे कि दूसरे ग्रह पर रहने का सबसे अच्छा तरीका क्या है, जो हमें भविष्य में और भी बेहतर आवास बनाने में मदद करेगा। "यह एक ऐसी चीज़ है जिसके बारे में मैं वास्तव में उत्साहित हूं, अगले दशकों में मनुष्य चंद्रमा और मंगल ग्रह पर कदम रखेगा।"

यह लेख का हिस्सा है मंगल पर जीवन, एक 10-भाग की श्रृंखला जो अत्याधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी की खोज करती है जो मनुष्यों को मंगल ग्रह पर कब्जा करने की अनुमति देगी।

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