[論文レビュー] Human Mars Mission Architecture -- Plan to Settle the Red Planet with 1000 People

Malaya Kumar Biswal M, S Vishnu+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2019

Planetary Science and Exploration参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、複数回の貨物打ち上げと現地資源利用を活用して1,000人の恒久的居住を実現する持続可能な人間の火星ミッション構造を提案する。設計は、高度な生命維持システム、放射線遮蔽、段階的ハビタット展開を統合し、長期居住を可能にする。これは、詳細なミッション計画とインfra構築のスケーリングを伴う、最初の火星植民地建設の包括的なロードマップを示している。

ABSTRACT

Exploration is one of the attentive endeavor to mankind and a strategy for evolution. We have been incessantly reconnoitering our planet and universe from Mesopotamian era to modern era. The progression of rocketry and planetary science in past century engendered a futuristic window to explore Mars which have been a source of inspiration to hundreds of astronomers and scientists. Globally, it invigorated space exploration agencies to make expedition for planetary exploration to Mars and Human Mars Missions. Scientists and engineers have portrayed numerous Human Mars Mission proposals and plans but currently the design reference mission 5.0 of NASA is the only mission under study. Here we propose a mission architecture for permanent Human Mars Settlement with 1000 peoples with multiple launch of sufficient cargoes and scientific instruments

研究の動機と目的

• 1,000人の恒久的居住を可能にする、実現可能で長期的な火星居住構造の設計。
• 深宇宙ミッションにおける放射線被曝、生命維持の持続可能性、物流の複雑さといった課題の解決。
• 一時的探査を越えて恒久的居住を重視する点で、現在のNasa Design Reference Mission 5.0を発展させた詳細なミッション構造の提供。
• 現地資源利用とモジュラー・ハビタット展開を統合し、スケーラブルで持続可能な集落の拡大を実現。

提案手法

• ミッションは段階的戦略を採用し、有人ミッションの前に、必要なインfra構造と生命維持システムを複数回の貨物打ち上げで展開する。
• ハビタットは、レゴラスなどの現地素材を用いた圧力付きモジュールとして設計され、放射線遮蔽および断熱材としての機能を果たす。
• 生命維持システムは、統合的食料生産と廃棄物リサイクルを含む閉ループバイオレジェネラティブ生命維持システムに基づく。
• エネルギー持続可能性を確保するため、核エネルギーおよび太陽光エネルギー源を含む段階的電力システム展開を含む。
• 放射線低減戦略には、レゴラス遮蔽、嵐用シェルター、被曝を最小限に抑えるための最適化されたハビタットレイアウトが含まれる。
• ミッション構造は10年間のタイムラインに基づき、初期の拠点から段階的展開により完全な集落へと拡大する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在または近い将来の技術を用いて、1,000人の恒久的居住を実現する持続可能な火星上での人間の居住は、どのように可能になるか？
• RQ2 生存と成長を長期的に確保するための、ハビタット、生命維持、電力システムの最適な段階的展開戦略は何か？
• RQ3 地球発射質量を削減し、ミッションの持続可能性を高めるために、現地資源利用をどのように最大化できるか？
• RQ4 一時的ミッションを超えて、恒久的な人間の存在を可能にするために直面する主な工学的および物流的課題は何か？

主な発見

• 提案された構造は、100回を超える貨物打ち上げを含む段階的で複数ミッションの展開戦略により、火星における持続可能な人間の存在を可能にする。
• 現地素材を用いたハビタット建設により、地球発射による遮蔽材への依存が軽減され、効果的な放射線保護が実現される。
• 閉ループ生命維持システムは、1,000人の居住者を支えるのに十分な資源再利用効率を達成し、補給の必要を最小限に抑える。
• ミッションタイムラインは約10年で、初期のハビタットモジュールは最初の3年以内に展開され、10年目までに完全な集落規模に達成される。
• 高い冗長性とモularityを備えた設計により、ミッションのレジリエンスと長期的スケーラビリティが向上する。
• 実証済み技術とスケーラブルなインfra構築計画を統合することで、恒久的居住の実現可能性が示された。