ARES BASE: Emergency Shelter & Evacuation Systems
Comprehensive Life Safety Architecture for Mars Habitat
4,162 words
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Contains Technical Diagrams
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# ARES BASE: Emergency Shelter & Evacuation Systems
Comprehensive Life Safety Architecture for Mars Habitat
📋 Executive Summary
| Parameter | Specification |
|---|---|
| **Primary Shelters** | 4 distributed hardened modules |
| **Total Shelter Capacity** | 250 persons (125% of max population) |
| **Minimum Survival Duration** | 30 sols (isolated shelter mode) |
| **Maximum Shelter Duration** | 180 sols (with rationing) |
| **Evacuation Time Target** | <15 minutes to nearest shelter |
| **Alert-to-Secure Time** | <8 minutes (any scenario) |
| **Shelter Pressure Integrity** | 72 hours post-impact (worst case) |
| **Independent Life Support** | Full ECLSS redundancy per shelter |
| **Communication Redundancy** | 4 independent systems |
| **Emergency Power Duration** | 45 sols (battery + fuel cell) |
1. Emergency Classification System
1.1 Threat Taxonomy
ARES BASE EMERGENCY CLASSIFICATION MATRIX
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
SEVERITY LEVELS:
━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ LEVEL │ CODE │ DESCRIPTION │ RESPONSE TIME │ ACTION │
│ ════════╪══════════╪══════════════════════════╪═══════════════╪═══════════│
│ │ │ │ │ │
│ 5 │ ██████ │ CATASTROPHIC │ IMMEDIATE │ EVACUATE │
│ │ BLACK │ Base-wide life threat │ <3 minutes │ ALL ZONES │
│ │ │ Imminent destruction │ │ │
│ ────────┼──────────┼──────────────────────────┼───────────────┼───────────│
│ │ │ │ │ │
│ 4 │ ██████ │ CRITICAL │ URGENT │ EVACUATE │
│ │ RED │ Multi-zone threat │ <8 minutes │ AFFECTED │
│ │ │ Cascading failure risk │ │ ZONES │
│ ────────┼──────────┼──────────────────────────┼───────────────┼───────────│
│ │ │ │ │ │
│ 3 │ ██████ │ SERIOUS │ PROMPT │ SHELTER │
│ │ ORANGE │ Single zone threat │ <15 minutes │ IN PLACE │
│ │ │ Contained hazard │ │ OR MOVE │
│ ────────┼──────────┼──────────────────────────┼───────────────┼───────────│
│ │ │ │ │ │
│ 2 │ ██████ │ MODERATE │ CONTROLLED │ ALERT │
│ │ YELLOW │ Potential escalation │ <30 minutes │ STANDBY │
│ │ │ System degradation │ │ │
│ ────────┼──────────┼──────────────────────────┼───────────────┼───────────│
│ │ │ │ │ │
│ 1 │ ██████ │ MINOR │ ROUTINE │ MONITOR │
│ │ BLUE │ Localized issue │ <60 minutes │ ASSESS │
│ │ │ No immediate threat │ │ │
│ │ │ │ │ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
EMERGENCY CATEGORIES:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ CAT │ TYPE │ EXAMPLES │ MAX LEVEL │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ A │ ATMOSPHERIC │ Pressure loss, toxic gas, │ 5 (BLACK) │
│ │ │ O₂ depletion, CO₂ buildup │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ B │ STRUCTURAL │ Hull breach, seal failure, │ 5 (BLACK) │
│ │ │ meteorite impact, collapse │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ C │ THERMAL │ Heating failure, fire, │ 4 (RED) │
│ │ │ thermal runaway, cold zone │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ D │ RADIATION │ Solar particle event (SPE), │ 5 (BLACK) │
│ │ │ reactor incident, GCR storm │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ E │ POWER │ Grid failure, battery │ 4 (RED) │
│ │ │ depletion, nuclear SCRAM │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ F │ BIOLOGICAL │ Pathogen outbreak, crop │ 4 (RED) │
│ │ │ contamination, quarantine │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ G │ MEDICAL │ Mass casualty, epidemic, │ 3 (ORANGE) │
│ │ │ toxic exposure, trauma │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ H │ EXTERNAL │ Dust storm, seismic event, │ 3 (ORANGE) │
│ │ │ vehicle collision │ │
├─────┼─────────────────────┼───────────────────────────────┼───────────────┤
│ J │ SYSTEMS │ ECLSS failure, water loss, │ 4 (RED) │
│ │ │ communication blackout │ │
└─────┴─────────────────────┴───────────────────────────────┴───────────────┘
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════1.2 Scenario Response Matrix
EMERGENCY SCENARIO RESPONSE PROTOCOLS
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
SCENARIO: A1 - RAPID DEPRESSURIZATION (Hull Breach)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ THREAT PROFILE: │
│ ├── Pressure loss rate: >0.5 kPa/min (detectable) │
│ ├── Time to critical (<50 kPa): 2-15 minutes depending on breach size │
│ ├── Time to unconsciousness (<30 kPa): +3 minutes after critical │
│ └── Affected zones: Variable (1 to all) │
│ │
│ AUTOMATIC RESPONSES (0-30 seconds): │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ T+0s │ Pressure sensors detect anomaly │ │
│ │ T+2s │ CONFIRM: Multiple sensors validate breach │ │
│ │ T+3s │ ALARM: Audio/visual alarms activate base-wide │ │
│ │ T+5s │ ISOLATE: Automatic bulkhead closure initiates │ │
│ │ T+10s │ SEAL: Affected zone isolated from base │ │
│ │ T+15s │ LOCATE: Leak detection system identifies breach location │ │
│ │ T+20s │ REPORT: Emergency status broadcast to all terminals │ │
│ │ T+30s │ BACKUP: Emergency O₂ release in affected zone │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ CREW RESPONSES (30s - 8 min): │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ IF IN AFFECTED ZONE: │ │
│ │ ├── Don Emergency Breathing Apparatus (EBA) from wall station │ │
│ │ │ (15-minute O₂ supply) │ │
│ │ ├── Move IMMEDIATELY to nearest bulkhead door │ │
│ │ ├── Verify green light (safe zone) before transit │ │
│ │ ├── Close and dog hatch behind you │ │
│ │ └── Report to muster station for headcount │ │
│ │ │ │
│ │ IF IN SAFE ZONE: │ │
│ │ ├── Don EBA and standby at current location │ │
│ │ ├── Prepare to receive evacuees │ │
│ │ ├── Clear passage routes │ │
│ │ └── Await "ALL CLEAR" or further evacuation orders │ │
│ │ │ │
│ │ IF BREACH IS IN YOUR IMMEDIATE AREA: │ │
│ │ ├── Apply emergency patch if breach <10cm diameter │ │
│ │ ├── Use hull sealant foam for larger breaches │ │
│ │ ├── If unsuccessful, EVACUATE immediately │ │
│ │ └── Do NOT attempt repair if pressure <70 kPa │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ DECISION TREE: │
│ │
│ ┌──────────────────┐ │
│ │ BREACH DETECTED │ │
│ └────────┬─────────┘ │
│ │ │
│ ┌────────────┴────────────┐ │
│ ▼ ▼ │
│ ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │
│ │ SINGLE ZONE │ │ MULTIPLE ZONES│ │
│ │ AFFECTED │ │ AFFECTED │ │
│ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │
│ │ │ │
│ ┌────────┴────────┐ │ │
│ ▼ ▼ ▼ │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │
│ │ ISOLATE & │ │ EVACUATE │ │ EVACUATE TO │ │
│ │ REPAIR │ │ ZONE │ │ SHELTERS │ │
│ │ (Level 3) │ │ (Level 4) │ │ (Level 5) │ │
│ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
SCENARIO: D1 - SOLAR PARTICLE EVENT (Radiation Storm)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ THREAT PROFILE: │
│ ├── Warning time: 15-60 minutes (from solar observation) │
│ ├── Event duration: 2-72 hours (typical) │
│ ├── Dose rate: 10-1000 mSv/hour (unshielded, worst case) │
│ └── Affected areas: All surface/minimally-shielded zones │
│ │
│ SPE INTENSITY CLASSIFICATION: │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ CLASS │ PROTON FLUX │ DOSE RATE │ ACTION REQUIRED │ │
│ │ │ (>10 MeV) │ (unshielded) │ │ │
│ ├───────┼────────────────┼────────────────┼───────────────────────────┤ │
│ │ S1 │ 10 pfu │ <1 mSv/hr │ Monitor, limit EVA │ │
│ │ S2 │ 100 pfu │ 1-10 mSv/hr │ Recall EVA, shelter alert │ │
│ │ S3 │ 1,000 pfu │ 10-100 mSv/hr │ SHELTER IMMEDIATELY │ │
│ │ S4 │ 10,000 pfu │ 100-500 mSv/hr │ DEEP SHELTER - EMERGENCY │ │
│ │ S5 │ 100,000 pfu │ >500 mSv/hr │ MAXIMUM SHELTER - CRITICAL│ │
│ └───────┴────────────────┴────────────────┴───────────────────────────┘ │
│ │
│ SHELTER PROTOCOL: │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ PHASE 1: ALERT (T-60 to T-15 minutes before particle arrival) │ │
│ │ ├── All EVA crews: Immediate return to base or shelter in rover │ │
│ │ ├── Greenhouse crews: Move to main habitat │ │
│ │ ├── All personnel: Prepare personal shelter kit │ │
│ │ └── Flight surgeon: Prepare anti-radiation medications │ │
│ │ │ │
│ │ PHASE 2: SHELTER (T-0, particle arrival) │ │
│ │ ├── ALL personnel to designated radiation shelters │ │
│ │ ├── Seal shelter hatches │ │
│ │ ├── Activate supplemental shielding (water walls) │ │
│ │ ├── Begin personal dosimetry logging │ │
│ │ └── Initiate shelter life support systems │ │
│ │ │ │
│ │ PHASE 3: SUSTAIN (During event, 2-72 hours) │ │
│ │ ├── Rotate rest periods (shelter may be crowded) │ │
│ │ ├── Monitor cumulative dose for each crew member │ │
│ │ ├── Maintain communication with Earth (if possible) │ │
│ │ └── Prepare for extended stay if event continues │ │
│ │ │ │
│ │ PHASE 4: RELEASE (Event conclusion) │ │
│ │ ├── Wait 2 hours after flux returns to S1 levels │ │
│ │ ├── Survey external areas with radiation detectors │ │
│ │ ├── Gradual return to normal operations │ │
│ │ └── Medical evaluation for anyone exceeding 100 mSv │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
SCENARIO: C2 - MAJOR FIRE
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ THREAT PROFILE: │
│ ├── Fire behavior in 40% O₂: Extremely rapid spread │
│ ├── Smoke toxicity: Critical concern in sealed environment │
│ ├── Structural threat: Pressure vessel integrity at risk │
│ └── Secondary hazards: Electrical, chemical, explosion │
│ │
│ UNIQUE MARS FIRE CHALLENGES: │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ ⚠ Elevated O₂ partial pressure (≈30 kPa vs Earth's 21 kPa) │ │
│ │ → Materials burn faster and hotter │ │
│ │ → Lower ignition temperatures │ │
│ │ → Wider flammability ranges │ │
│ │ │ │
│ │ ⚠ No external venting option (would cause depressurization) │ │
│ │ → All combustion products remain inside │ │
│ │ → Smoke must be filtered, not exhausted │ │
│ │ │ │
│ │ ⚠ Water is precious resource │ │
│ │ → Limited firefighting water supply │ │
│ │ → Prefer CO₂/inert gas suppression │ │
│ │ │ │
│ │ ⚠ Evacuation to "outside" not possible │ │
│ │ → Must evacuate to other pressurized zones │ │
│ │ → Cannot simply exit building │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ FIRE RESPONSE SEQUENCE: │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ AUTOMATIC (0-60 seconds): │ │
│ │ ├── T+0s: Smoke/heat detector activation │ │
│ │ ├── T+2s: Fire alarm sounds, location displayed │ │
│ │ ├── T+5s: HVAC isolation (prevent smoke spread) │ │
│ │ ├── T+10s: Local O₂ supply shutoff │ │
│ │ ├── T+15s: Zone isolation (fire doors close) │ │
│ │ ├── T+30s: Automatic suppression activation (if equipped) │ │
│ │ └── T+60s: Status report to command center │ │
│ │ │ │
│ │ CREW RESPONSE: │ │
│ │ │ │
│ │ ┌─────────────┐ │ │
│ │ │ RACE │ (Fire Response Mnemonic) │ │
│ │ ├─────────────┤ │ │
│ │ │ R - RESCUE │ Remove anyone in immediate danger │ │
│ │ │ A - ALARM │ Activate manual alarm if not triggered │ │
│ │ │ C - CONTAIN │ Close doors, isolate zone │ │
│ │ │ E - EVAC/ │ Evacuate OR Extinguish (if small & safe) │ │
│ │ │ EXTNG │ │ │
│ │ └─────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ SUPPRESSION METHODS (by priority): │ │
│ │ 1. Portable CO₂ extinguisher (first response) │ │
│ │ 2. Fixed CO₂ flooding system (zone-level) │ │
│ │ 3. Nitrogen injection (O₂ displacement) │ │
│ │ 4. Water mist (last resort, preserves water) │ │
│ │ 5. Zone isolation + controlled atmosphere bleed (extreme) │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════2. Emergency Shelter Design
2.1 Shelter Network Architecture
ARES BASE EMERGENCY SHELTER DISTRIBUTION
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
SHELTER NETWORK OVERVIEW:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ARES BASE LAYOUT │
│ (Emergency Shelter Network) │
│ │
│ N │
│ ↑ │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ GREENHOUSE │ │
│ │ COMPLEX │ │
│ │ ┌───┐ │ │
│ │ │ES3│ ← Emergency Shelter 3 │ │
│ │ ┌──────┐ └─┬─┘ ┌──────┐ │ │
│ │ │DOME 1│ │ │DOME 2│ │ │
│ │ └───┬──┘ │ └──┬───┘ │ │
│ │ │ │ │ │ │
│ └────────┼─────────────┼─────────────┼───────────┘ │
│ │ │ │ │
│ ┌──────────────┼─────────────┼─────────────┼──────────────┐ │
│ │ │ │ │ │ │
│ │ ┌─────────┴─────────────┴─────────────┴─────────┐ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ CENTRAL HUB │ │ │
│ │ │ ┌─────────────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ COMMAND CENTER │ │ │ │
│ │ │ │ ┌───┐ │ │ │ │
│ │ │ │ │ES1│ ← PRIMARY SHELTER │ │ │
│ │ │ │ └───┘ │ │ │ │
│ │ │ │ (Radiation Rated) │ │ │ │
│ │ │ └─────────────────────┘ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ └───────────────────────┬───────────────────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ ┌───┴────┐ ┌────────┴────────┐ ┌──────┴───┐ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ CREW │ │ LABORATORIES │ │ WORKSHOP │ │
│ │QUARTERS│ │ │ │ AREA │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ ┌───┐ │ │ │ │ ┌───┐ │ │
│ │ │ES2│ │ │ │ │ │ES4│ │ │
│ │ └───┘ │ │ │ │ └───┘ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ └────────┘ └─────────────────┘ └──────────┘ │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
│ └────────────────────────────┼───────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ┌──────┴──────┐ │
│ │ │ │
│ │ AIRLOCKS │ │
│ │ (3 units) │ │
│ │ │ │
│ └──────┬──────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ EXTERNAL ACCESS │
│ (Rovers, EVA Prep) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
SHELTER SPECIFICATIONS:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ SHELTER │ LOCATION │ CAPACITY │ SPECIAL FEATURES │ RAD RATING │
│ ═════════╪═════════════════╪══════════╪═════════════════════╪════════════│
│ │ │ │ │ │
│ ES-1 │ Central Hub │ 80 │ Primary command, │ MAXIMUM │
│ PRIMARY │ (Underground) │ persons │ full medical suite, │ (0.5m H₂O │
│ │ │ │ 180-sol supplies │ equivalent)│
│ ─────────┼─────────────────┼──────────┼─────────────────────┼────────────│
│ │ │ │ │ │
│ ES-2 │ Crew Quarters │ 60 │ Sleeping quarters, │ HIGH │
│ HABITAT │ Module B2 │ persons │ 90-sol supplies, │ (0.3m H₂O │
│ │ │ │ secondary medical │ equivalent)│
│ ─────────┼─────────────────┼──────────┼─────────────────────┼────────────│
│ │ │ │ │ │
│ ES-3 │ Greenhouse │ 50 │ Food production, │ MODERATE │
│ AGRI │ Subsurface │ persons │ water storage, │ (0.2m H₂O │
│ │ │ │ 60-sol supplies │ equivalent)│
│ ─────────┼─────────────────┼──────────┼─────────────────────┼────────────│
│ │ │ │ │ │
│ ES-4 │ Workshop │ 60 │ Repair capability, │ HIGH │
│ TECH │ Area │ persons │ fabrication tools, │ (0.3m H₂O │
│ │ │ │ 90-sol supplies │ equivalent)│
│ │ │ │ │ │
│ ─────────┴─────────────────┴──────────┴─────────────────────┴────────────│
│ │
│ TOTAL CAPACITY: 250 persons (125% of maximum base population of 200) │
│ │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
MAXIMUM TRAVEL DISTANCES:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ FROM ANY LOCATION IN: │ TO NEAREST SHELTER │ TRAVEL TIME (walking) │
│ ────────────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────── │
│ Crew Quarters │ ES-2 (in module) │ < 2 minutes │
│ Central Hub │ ES-1 (in hub) │ < 3 minutes │
│ Laboratories │ ES-1 or ES-4 │ < 4 minutes │
│ Greenhouses │ ES-3 │ < 5 minutes │
│ Workshops │ ES-4 (in module) │ < 3 minutes │
│ Airlocks │ ES-1 or ES-4 │ < 6 minutes │
│ EVA (external) │ Rover shelter │ < 15 minutes │
│ ────────────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────── │
│ MAXIMUM FROM ANY POINT │ ANY SHELTER │ < 8 minutes │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════2.2 Primary Shelter (ES-1) Detailed Design
EMERGENCY SHELTER ES-1: PRIMARY / COMMAND SHELTER
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
STRUCTURAL DESIGN:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ES-1 CROSS-SECTION VIEW │
│ │
│ SURFACE LEVEL │
│ ───────────────────────────────────────────────────────────────────── │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░ REGOLITH OVERBURDEN ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░ (3m depth) ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░ Radiation Shield ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │
│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ WATER SHIELD ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │
│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ (0.5m H₂O) ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │
│ ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════╗ │
│ ║ ║ │
│ ║ PRESSURE VESSEL ║ │
│ ║ (20mm Aluminum hull) ║ │
│ ║ ║ │
│ ║ ┌───────────────────────────────────────────────────────────┐ ║ │
│ ║ │ │ ║ │
│ ║ │ ┌─────────────┐ ┌────────────┐ ┌─────────────┐ │ ║ │
│ ║ │ │ COMMAND │ │ MEDICAL │ │ ECLSS │ │ ║ │
│ ║ │ │ CENTER │ │ BAY │ │ EQUIPMENT │ │ ║ │
│ ║ │ │ (40m²) │ │ (30m²) │ │ (25m²) │ │ ║ │
│ ║ │ └─────────────┘ └────────────┘ └─────────────┘ │ ║ │
│ ║ │ │ ║ │
│ ║ │ ┌────────────────────────────────────────────────┐ │ ║ │
│ ║ │ │ │ │ ║ │
│ ║ │ │ MAIN SHELTER AREA │ │ ║ │
│ ║ │ │ (General Occupancy) │ │ ║ │
│ ║ │ │ (180m²) │ │ ║ │
│ ║ │ │ │ │ ║ │
│ ║ │ │ Capacity: 80 persons │ │ ║ │
│ ║ │ │ Floor space: 2.25 m²/person (seated/lying) │ │ ║ │
│ ║ │ │ │ │ ║ │
│ ║ │ └────────────────────────────────────────────────┘ │ ║ │
│ ║ │ │ ║ │
│ ║ │ ┌─────────────┐ ┌────────────┐ ┌─────────────┐ │ ║ │
│ ║ │ │ SUPPLIES │ │ SANITATION │ │ POWER │ │ ║ │
│ ║ │ │ STORAGE │ │ (4 WC) │ │ SYSTEMS │ │ ║ │
│ ║ │ │ (50m²) │ │ (15m²) │ │ (20m²) │ │ ║ │
│ ║ │ └─────────────┘ └────────────┘ └─────────────┘ │ ║ │
│ ║ │ │ ║ │
│ ║ └───────────────────────────────────────────────────────────┘ ║ │
│ ║ ║ │
│ ║ TOTAL INTERNAL VOLUME: 1,200 m³ (15 m³/person at capacity) ║ │
│ ║ FLOOR AREA: 400 m² (5 m²/person at capacity) ║ │
│ ║ CEILING HEIGHT: 3.0 m ║ │
│ ║ ║ │
│ ╚══════════════════════════════════════════════════════════════════╝ │
│ │
│ ACCESS POINTS: │
│ ├── Primary: From Central Hub (pressurized tunnel) │
│ ├── Secondary: From Laboratory wing (emergency hatch) │
│ └── Emergency: Direct surface access (EVA required) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
RADIATION SHIELDING ANALYSIS:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ SHIELDING STACK (from exterior to interior): │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ LAYER │ THICKNESS │ DENSITY │ AREAL DENSITY │ │
│ ├────────────────────┼───────────┼────────────┼────────────────────────│ │
│ │ Regolith │ 3.0 m │ 1.5 g/cm³ │ 450 g/cm² │ │
│ │ Water bladder │ 0.5 m │ 1.0 g/cm³ │ 50 g/cm² │ │
│ │ Polyethylene liner │ 0.05 m │ 0.95 g/cm³ │ 4.75 g/cm² │ │
│ │ Aluminum hull │ 0.02 m │ 2.7 g/cm³ │ 5.4 g/cm² │ │
│ ├────────────────────┼───────────┼────────────┼────────────────────────│ │
│ │ TOTAL │ 3.57 m │ --- │ ~510 g/cm² │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ RADIATION ATTENUATION: │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ SOURCE │ UNSHIELDED │ AFTER ES-1 │ REDUCTION │ │
│ │ │ (mSv/event) │ SHIELDING │ FACTOR │ │
│ │ ─────────────────────┼───────────────┼───────────────┼─────────── │ │
│ │ GCR (daily) │ 0.7 mSv │ 0.5 mSv │ 1.4× │ │
│ │ SPE - S3 (24hr) │ 150 mSv │ 8 mSv │ 19× │ │
│ │ SPE - S4 (24hr) │ 800 mSv │ 35 mSv │ 23× │ │
│ │ SPE - S5 (24hr) │ 3,000 mSv │ 120 mSv │ 25× │ │
│ │ ─────────────────────┼───────────────┼───────────────┼─────────── │ │
│ │ Carrington-class │ 10,000 mSv │ 400 mSv │ 25× │ │
│ │ (once/century) │ (lethal) │ (survivable) │ │ │
│ │ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ★ ES-1 provides survivable conditions for ALL anticipated SPE events │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════2.3 Shelter Life Support Systems
EMERGENCY SHELTER INDEPENDENT ECLSS
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
ES-1 LIFE SUPPORT SPECIFICATIONS:
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ SHELTER ECLSS BLOCK DIAGRAM │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ ATMOSPHERE MANAGEMENT │ │
│ │ │ │
│ │ ┌─────────────────────┐ │ │
│ │ │ CREW (80 persons) │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ O₂ consumption: │ │ │
│ │ │ 67 kg/day │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ CO₂ production: │ │ │
│ │ │ 80 kg/day │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ └──────────┬──────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ │ ┌──────────────────┴──────────────────┐ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ ▼ ▼ │ │
│ │ ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────┐ │ │
│ │ │ CO₂ REMOVAL │ │ O₂ SUPPLY │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ Primary: LiOH │ │ Primary: LOX tank │ │ │
│ │ │ canisters │ │ (2,000 kg O₂) │ │ │
│ │ │ (200 canisters │ │ Duration: 30 days │ │ │
│ │ │ stockpile) │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ Backup: SFOG │ │ │
│ │ │ Backup: Molecular │ │ (Solid Fuel O₂ │ │ │
│ │ │ sieve (if power │ │ Generator) │ │ │
│ │ │ available) │ │ (500 kg O₂ equiv) │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ Capacity: 100 kg │ │ │ │ │
│ │ │ CO₂/day │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └─────────────────────┘ └─────────────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ ATMOSPHERE PARAMETERS (Emergency Mode): │ │
│ │ ├── Pressure: 70 kPa (reduced from normal 101 kPa) │ │
│ │ ├── O₂ partial pressure: 21 kPa (maintained) │ │
│ │ ├── N₂ partial pressure: 49 kPa (reduced) │ │
│ │ ├── CO₂ limit: <1.0 kPa (absolute max 1.3 kPa) │ │
│ │ └── Humidity: 30-70% RH (less controlled) │ │
│ │ │ │
│ │ ★ Reduced pressure extends O₂ supply by 30% │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ WATER MANAGEMENT │ │
│ │ │ │
│ │ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌───────────────┐ │ │
│ │ │ POTABLE │ │ GRAY WATER │ │ EMERGENCY │ │ │
│ │ │ WATER TANK │ │ RECOVERY │ │ WATER WALL │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ 5,000 L │◄───│ Filtration + │◄───│ 50,000 L │ │ │
│ │ │ │ │ UV treatment │ │ (shielding + │ │ │
│ │ │ 62.5 L/person │ │ │ │ reserve) │ │ │
│ │ │ (consumption: │ │ 85% recovery │ │ │ │ │
│ │ │ 2.5 L/p/day) │ │ │ │ Can be │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ purified if │ │ │
│ │ │ Duration: │ │ │ │ needed │ │ │
│ │ │ 25 days │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ (no recycle) │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ 180 days │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ (w/ recycle) │ │ │ │ │ │ │
│ │ └─────────────────┘ └─────────────────┘ └───────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ Water Budget (80 persons, emergency mode): │ │
│ │ ├── Drinking: 2.0 L/person/day (160 L/day total) │ │
│ │ ├── Food prep: 0.3 L/person/day (24 L/day total) │ │
│ │ ├── Hygiene: 0.2 L/person/day (16 L/day total) ← Minimal! │ │
│ │ └── TOTAL: 2.5 L/person/day (200 L/day total) │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ THERMAL CONTROL │ │
│ │ │ │
│ │ HEAT BALANCE (80 occupants): │ │
│ │ │ │
│ │ Heat Sources: Heat Sinks: │ │
│ │ ├── Metabolic: 8 kW ├── Wall losses: 3 kW │ │
│ │ ├── Electronics: 2 kW ├── Thermal storage: 5 kW │ │
│ │ ├── Lighting: 1 kW └── Active cooling: 3 kW │ │
│ │ └── ECLSS equipment: 3 kW │ │
│ │ ──────────────── ────────────────── │ │
│ │ Total input: 14 kW Total rejection: 11 kW │ │
│ │ │ │
│ │ NET: +3 kW (shelter heats up slowly when occupied) │ │
│ │ │ │
│ │ COOLING SYSTEM: │ │
│ │ ├── Primary: Ground-coupled heat exchanger (passive) │ │
│ │ ├── Secondary: Phase change thermal storage (12-hour buffer) │ │
│ │ └── Emergency: Vent to Mars atmosphere (pressure maintained) │ │
│ │ │ │
│ │ HEATING SYSTEM (if needed during low occupancy): │ │
│ │ ├── Primary: Electrical resistance (5 kW capacity) │ │
│ │ └── Backup: Chemical heat packs (crew body warmth) │ │
│ │ │ │
│ │ Temperature maintained: 15-28°C (wider band than normal ops) │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ POWER SYSTEMS │ │
│ │ │ │
│ │ POWER DEMAND (Emergency Mode): │ │
│ │ ├── ECLSS (fans, pumps): 3.0 kW │ │
│ │ ├── Lighting (minimal): 0.5 kW │ │
│ │ ├── Communications: 0.3 kW │ │
│ │ ├── Medical equipment: 0.5 kW │ │
│ │ ├── Computers/monitoring: 0.5 kW │ │
│ │ ├── Thermal control: 1.0 kW │ │
│ │ └── Contingency: 0.7 kW │ │
│ │ ───────────────────────── │ │
│ │ TOTAL: 6.5 kW continuous │ │
│ │ │ │
│ │ POWER SOURCES (Priority Order): │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ 1. BASE GRID CONNECTION (Normal) │ │ │
│ │ │ Capacity: Unlimited Status: ████████████ Available │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ 2. DEDICATED BATTERY BANK │ │ │
│ │ │ Capacity: 4,000 kWh Duration: 615 hours (25.6 days) │ │ │
│ │ │ Type: Lithium iron phosphate (LiFePO₄) │ │ │
│ │ │ Status: ████████████ 100% Charged │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ 3. FUEL CELL SYSTEM │ │ │
│ │ │ Capacity: 10 kW continuous │ │ │
│ │ │ Fuel: 500 kg H₂ + 4,000 kg O₂ (stored) │ │ │
│ │ │ Duration: 480 hours (20 days) at 6.5 kW │ │ │
│ │ │ Status: ████████████ Ready │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ 4. RTG UNITS (2× MMRTG) │ │ │
│ │ │ Capacity: 220 W continuous │ │ │
│ │ │ Duration: Indefinite (14-year half-life) │ │ │
│ │ │ Function: Trickle charge + critical systems only │ │ │
│ │ │ Status: ████████████ Always Active │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ TOTAL INDEPENDENT DURATION: 45+ days (battery + fuel cell) │ │
│ │ INDEFINITE SURVIVAL MODE: RTG only (critical systems, 220W) │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════2.4 Emergency Supply Manifest
SHELTER SUPPLY INVENTORY (ES-1)
══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
FOOD SUPPLIES:
━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ CALORIC REQUIREMENTS: │
│ ├── Full ration: 2,500 kcal/person/day │
│ ├── Reduced ration (sedentary): 1,800 kcal/person/day │
│ └── Survival ration (minimum): 1,200 kcal/person/day │
│ │
│ STORAGE INVENTORY: │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ FOOD TYPE │ QUANTITY │ CALORIES │ PERSON-DAYS │ │
│ │ ════════════════════════╪════════════╪════════════╪════════════════ │ │
│ │ Freeze-dried meals │ 4,800 units│ 500 kcal ea│ 2,400 @ full │ │
│ │ (just-add-water) │ │ │ ration │ │
│ │ ────────────────────────────────────────────────────────────────── │ │
│ │ High-calorie bars │ 6,000 bars │ 400 kcal ea│ 2,400 @ full │ │
│ │ (compressed rations) │ │ │ ration │ │
│ │ ────────────────────────────────────────────────────────────────── │ │
│ │ Powdered beverages │ 200 kg │ 400 kcal/kg│ 80 (supplement)│ │
│ │ (electrolytes, coffee) │ │ │ │ │
│ │ ────────────────────────────────────────────────────────────────── │ │
│ │ Canned goods │ 500 cans │ 300 kcal ea│ 150 (variety) │ │
│ │ (long-term backup) │ │ │ │ │
│ │ ────────────────────────────────────────────────────────────────── │ │
│ │ Vitamin supplements │ 10,000 tabs│ N/A │ 125 days/person│ │
│ │ │ │
│ │ ════════════════════════════════════════════════════════════════ │ │
│ │ TOTAL CALORIC RESERVE: 4,950,000 kcal │ │
│ │ │ │
│ │ DURATION AT 80 PERSONS: │ │
│ │ ├── Full ration (2,500 kcal): 25 days │ │
│ │ ├── Reduced ration (1,800 kcal): 34 days │ │
│ │ └── Survival ration (1,200 kcal): 52 days │ │
│ │ │ │
│ │ ROTATION SCHEDULE: Replace 25% annually (5-year shelf life) │ │
│ │ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
MEDICAL SUPPLIES:
━━━━━━━━━━━━━━━━━
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ EMERGENCY MEDICAL STATION EQUIPMENT: │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ CATEGORY │ ITEMS │ QUANTITY │ │
│ │ ══════════════════════╪═══════════════════════════╪════════════ │ │
│ │ Trauma │ Surgical kits │ 4 │ │
│ │ │ Wound closure sets │ 50 │ │
│ │ │ Burn treatment kits │ 20 │ │
│ │ │ Splints/immobilization │ 30 │ │
│ │ │ Tourniquets │ 20 │ │
│ │ │ Blood typing kits │ 100 │ │
│ │ │ IV fluid bags │ 200 │ │
│ │ ──────────────────────┼───────────────────────────┼──────────── │ │
│ │ Medications │ Antibiotics (broad spec) │ 500 courses │ │
│ │ │ Pain management │ 1,000 doses │ │
│ │ │ Anti-radiation (KI, etc) │ 500 doses │ │
│ │ │ Sedatives │ 200 doses │ │
│ │ │ Epinephrine (anaphylaxis) │ 50 auto-inj │ │
│ │ │ Cardiac medications │ 200 doses │ │
│ │ ──────────────────────┼───────────────────────────┼──────────── │ │
│ │ Diagnostic │ Portable ultrasound │ 1 │ │
│ │ │ Vital signs monitors │ 4 │ │
│ │ │ Pulse oximeters │ 20 │ │
│ │ │ Blood analysis kit │ 1 │ │
│ │ │ Radiation dosimeters │ 100 │ │
│ │ ──────────────────────┼───────────────────────────┼──────────── │ │
│ │ Life Support │ Defibrillator (AED) │ 2 │ │
│ │ │ Oxygen concentrators │ 2 │ │
│ │ │ Ventilator (portable) │
User:I am working on this task: "Develop Closed-Loop Life Support and Food Production" - Create sustainable life support systems achieving 95%+ resource recycling for water, oxygen, and waste processing. Design agricultural systems capable of providing 50%+ of nutritional needs within first year, scaling to 90%+ by year three. Must support 40 colonists with redundancy and growth capacity.
Please help me complete this specific subtask: "Engineer CO2 scrubbing and O2 generation from Martian atmosphere"
Be thorough and detailed in your response.
AI:AI Thinking Trace
The user is asking me to help with a specific subtask for Mars colonization: "Engineer CO2 scrubbing...
Created by Erik Bethke in Bike4Mind using the QuestMaster deep agentic flow + Claude Opus 4.5 by Anthropic