Comentarios debajo de esta respuesta a la pregunta ¿Cuál es más fácil de construir en Marte por kilómetro cuadrado? ¿Ventanas de invernadero o fotovoltaica/LED? discutir la posibilidad de usar plástico en lugar de vidrio para techos de invernaderos transparentes en Marte en cantidades de kilómetros cuadrados para contribuir a la producción de alimentos allí.
Si uno está enviando desde la Tierra, la masa es importante. Las densidades del vidrio transparente común y los materiales plásticos útiles para ventanas son de alrededor de 2,4 y 1,2 g/cm^3, por lo que podría enviar el doble de paneles de plástico que de vidrio si las dimensiones fueran iguales.
Pero no lo serán. El conjunto completo de la ventana debe soportar cierto diferencial de presión y aislar contra la pérdida de calor por radiación infrarroja al espacio a través de la delgada atmósfera marciana para mantener las plantas a su temperatura ideal para un crecimiento máximo. Por la noche, puede usar cubiertas aislantes opacas, pero mientras las ventanas dejan pasar la luz del sol, usted estará irradiando al espacio. Si no me cree, apunte un termómetro IR hacia un cielo azul durante el día, pero lejos del sol. Registrará ccc-frío!
Incluso en los rayos UV recibidos en la Tierra al nivel del mar, muchos plásticos envejecerán bajo la luz solar directa. Los rayos UV rompen los enlaces orgánicos más débiles del plástico. Los resultados son solarización, agrietamiento y debilitamiento estructural. En el flujo UV solar mucho más fuerte en la superficie de Marte, esto se acelerará.
¿Existen candidatos de plástico transparente conocidos para un "plástico de Marte" optimizado que podría reemplazar el vidrio como ventanas de invernadero de 15 años en Marte? ¿Serían lo suficientemente fuertes como para que el peso total del envío por kilómetro cuadrado fuera menor que el de los paneles de "vidrio de Marte" optimizado?
abajo: "Ventana de Lexan después de 7 años" (en la Tierra, por supuesto), de Lexan vs. Plexiglass .
debajo 3: "Este puerto de plexiglás tiene 38 años". (en la Tierra, por supuesto), de Lexan vs. Plexiglass .
En la práctica, se utilizaría un enfoque compuesto, combinando las fuerzas de diferentes materiales.
Las capas requeridas se pueden resumir como:
La técnica general de construcción (sin escudo) es similar a la utilizada para los globos de superpresión como los del Proyecto Loon : .
La vejiga debe ser transparente y tener una buena resistencia a la tracción, la restricción debe tener una excelente resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción del polietileno es solo algo así como 30MPa, mientras que los materiales como el Kevlar pueden tener una resistencia a la tracción de alrededor de 3600MPa. Una restricción más densa da como resultado una masa total reducida al asumir más tensión con la capa de restricción fuerte, pero a expensas de una transparencia reducida.
El escudo debe ser transparente, bloquear los rayos UV, razonablemente resistente a la abrasión y tener una alta probabilidad de proteger la membrana de los micrometeoritos, estos no son una amenaza tan grande en Marte como lo son en el espacio profundo, aquellos que no se desintegran durante la atmósfera. la entrada viajará a velocidad terminal, menos de 1 km/s. Estos aún podrían ser capaces de perforar una membrana delgada y, para un invernadero con un área medida en cientos de m ^ 2, los impactos de micrometeoritos son inevitables, aunque simplemente reparar cualquier perforación sería una estrategia viable siempre que la membrana sea resistente al desgarro.
Además, una de las capas debe tener una barrera radiante (revestimiento de baja emisividad) cuyo propósito es atrapar la energía infrarroja y mantener temperaturas nocturnas más cálidas. Por lo general, consiste en una capa extremadamente delgada de metal como la plata, estas barreras son frágiles y se degradan con el oxígeno, por lo que la capa debe estar en el exterior de la membrana o en el interior del escudo para que esté protegido tanto de la abrasión del polvo como del oxígeno. La masa de este recubrimiento es despreciable.
Un estudio, vinculado a continuación, estima la masa de la vejiga, la restricción y el escudo:
Para una masa total de alrededor de 3 kg/m^2. No es mucho más liviano que el vidrio de una ventana, pero una ventana típica solo está diseñada para soportar cargas de viento de ~0.5kPa, no los 30kPa aproximados de un invernadero inflable.
Algunos PDF útiles están vinculados a continuación:
Estructuras transparentes inflables para aplicaciones de invernaderos en Marte (pdf)
Conceptos de ingeniería para invernaderos de superficie inflables en Marte (pdf)
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