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Precisamos de um código de construção lunar para construir bases lunares com segurança?
GOLDEN, Colorado – Aqui na Terra, séculos de conhecimento de engenharia acumulado, lições aprendidas com dificuldade e evolução social moldaram uma estrutura robusta de padrões de construção que regem a forma como construímos e mantemos edifícios hoje.
Mas agora, enquanto a humanidade se prepara para implementar uma “presença sustentada” na luacomo podemos garantir a segurança e a integridade das estruturas construídas num ambiente para o qual não existe tal tradição?
Na 26ª Mesa Redonda de Recursos Espaciais, realizada de 2 a 5 de junho no campus da Escola de Minas do Colorado, um especialista disse que o que é necessário é um código de construção lunar, o desenvolvimento de critérios de projeto específicos para a lua.
O que está tremendo?
Tanto a NASA como a agência espacial da China estão planejando construir habitatsplataformas de pouso, abrigos de equipamentos e torres altas na lua. Mas toda essa construção pode ter um início instável, sugere Nerma Caluk, engenheira e especialista lunar da Skidmore, Owings & Merrill, uma empresa de arquitetura e engenharia estrutural em São Francisco, Califórnia.
Caluk disse que é necessário aproveitar as experiências de construção terrestre.
“Na Terra, os sistemas estruturais dependem de uma forte aceleração gravitacional para resistir às forças laterais sísmicas através do atrito da fundação e da estabilidade de tombamento. No entanto, na Lua, a força do campo gravitacional é reduzida a apenas um sexto da gravidade da superfície da Terra”, disse Caluk ao Space.com.
Como as forças inerciais sísmicas são governadas puramente pela massa de uma estrutura e não pelo seu peso, a demanda lateral sobre uma estrutura permanece totalmente ativa enquanto sua capacidade de restauração gravitacional é substancialmente diminuída, acrescentou Caluk.
“Estruturas de superfície de baixo perfil correm o risco de deslizamento translacional através de interfaces de regolito mal caracterizadas, enquanto estruturas verticais mais altas enfrentam vulnerabilidade significativa de tombamento, já que a lua fornece apenas uma fração do momento de restauração gravitacional disponível em um ambiente sísmico terrestre”, disse Caluk.
Aqui na Terra, os engenheiros estruturais projetam rotineiramente sistemas de construção típicos para ceder, rachar e sustentar deformações inelásticas permanentes durante um evento sísmico no nível do projeto.
Eles aproveitam intencionalmente a “dissipação de energia inelástica” como o principal mecanismo para gerenciar a demanda sísmica, disse Caluk. Mas esta filosofia de design é fundamentalmente incompatível com um ambiente lunar tripulado, disse ela.
Tomemos, por exemplo, uma distorção de hachura ou um desalinhamento do selo de pressão. Eles constituem uma falha de missão crítica e qualquer violação estrutural corre o risco de uma despressurização catastrófica, disse Caluk.
Um grupo que assume o desafio de definir diretrizes para a construção de infraestrutura lunar é a divisão aeroespacial da Sociedade Americana de Engenheiros Civis.
O comitê técnico do grupo sobre engenharia e construção espacial elaborou “diretrizes de Engenharia de Infraestrutura, Projeto, Análise e Construção (LIEDAC)” para a Lua, disse Caluk, para enfrentar questões sísmicas impostas por terremotos lunares.
As diretrizes da LIEDAC, disse Caluk, caracterizam o ambiente de perigo lunar único, classificam as consequências operacionais através de uma hierarquia de categorização de risco e estabelecem objetivos de desempenho “para que o desenvolvimento comercial seguro possa prosseguir numa base técnica defensável”.
Incertezas inerentes
Caluk também descreveu uma “Análise de Espectro de Resposta” apoiada pelo financiamento de Transferência de Tecnologia para Pequenas Empresas da NASA que analisou as incertezas inerentes ao subsolo lunar.
O resultado da análise desenvolveu critérios que enfatizam a necessidade de uma investigação geotécnica local para todas as estruturas, independentemente da sua categoria de projeto sísmico.
“Essas investigações são críticas para identificar e mitigar riscos, como estabilidade de encostas sísmicas, recalques totais e diferenciais induzidos sismicamente e outros perigos geotécnicos que podem ser desencadeados ou amplificados por movimentos terrestres de terremotos lunares”, relatou ela aqui no encontro da Escola de Minas.
Além disso, a estrutura que Caluk e os seus associados reuniram reconhece que as condições do local lunar ainda não são totalmente compreendidas à escala global.
Práticas de design
Não saber antecipadamente o que os exploradores lunares poderão enfrentar é uma proposta insegura e assustadora.
“Portanto, práticas de projeto responsáveis devem levar em conta esta incerteza através de investigação rigorosa do subsolo sempre que possível”, acrescentou Caluk. “Ao priorizar a coleta de dados localizados, os engenheiros podem garantir que as fundações estruturais sejam robustas o suficiente para lidar com as propriedades físicas únicas do regolito lunar e as demandas sísmicas específicas do local de implantação.”
Caluk e os membros da sua equipe analisaram o terremoto lunar máximo considerado, representando um nível de tremor mais severo, para verificar a prevenção do colapso e garantir a integridade estrutural geral sob eventos sísmicos lunares extremos.
“O profundo conhecimento institucional da NASA sobre operações de voos espaciais tripulados e segurança de missões tripuladas”, concluiu Caluk, “fornece a base crítica sobre a qual os critérios de desempenho estrutural para a infraestrutura lunar podem agora ser formalmente estabelecidos, com precedentes de engenharia terrestre oferecendo uma metodologia comprovada para fazê-lo, mesmo sob condições de dados geotécnicos e sísmicos em evolução”.
