An integrated framework for mars-based building performance simulations (M-BPS): From site selection to habitat assessment
Mars tabanlı bina performans simülasyonu (M-BPS) için bütünleşik bir çerçeve: Yer seçiminden yaşam alanı değerlendirilmesine
- Tez No: 995576
- Danışmanlar: PROF. DR. SOOFIA TAHIRA ELIAS OZKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Bilim ve Teknoloji, Enerji, Architecture, Science and Technology, Energy
- Anahtar Kelimeler: Bina benzetimi, Monte Carlo benzetimi, Building simulation, Monte Carlo simulation
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yapı Bilgisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mars'ta uzun süreli insan yerleşimlerinin kurulabilmesi, aşırı koşullar altında çevresel kontrolün, kaynak verimliliğinin ve yaşanabilirliğin sürdürülebilmesine yönelik bina performansı stratejilerini zorunlu kılmaktadır. Uzay habitatı tasarımlarında süregelen çalışmalar olmasına karşın, uzay habitatları için standartlaştırılmış bir bina performans simülasyon çerçevesi bulunmamaktadır ve mevcut uzay aracı odaklı termal analiz araçları bütüncül bina ölçeğinde değerlendirme yapmaya uygun değildir. Bu tez, bu boşluğu gidermek amacıyla Dünya için üretilmiş bina performans simülasyonu (BPS) yöntemlerini, EnergyPlus tabanlı iş akışlarını ve EnergyPlus Weather (EPW) veri formatını, Mars çevresel koşullarına uyarlamaktadır. Çalışma; yer seçimi, Mars iklim verilerinin dönüştürülmesi, yerleşim tipolojisinin geliştirilmesi, malzeme ve operasyonel verilerin derlenmesi ve bütüncül bina performans simülasyonu olmak üzere beş aşamalı bir Mars-Temelli Bina Performans Simülasyonu (M-BPS) çerçevesi ortaya koymaktadır. Thermal Emission Spectrometer (TES), Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), Mars Climate Database (MCD) ve Mars Crater Database ile elde edilen veriler çok ölçütlü karar analizi kapsamında birleştirilmiş; Monte Carlo temelli belirsizlik değerlendirmesi içeren risk ayarlı bileşik puanlama ile en uygun yerleşim konumu belirlenmiştir. MCD'den alınan çevresel parametreler; Mars atmosferine uyarlanmış zamansal enterpolasyon, gün döngüsü yeniden yapılandırması ve ışınım modellemeleriyle EPW formatına dönüştürülmüştür. Temsili kent tipolojileri, beş Dünya şehri, beş Mars habitatı önerisi/analogu ve NASA standartlarından türetilmiş; üretilen üç alternatif senaryo Analitik Hiyerarşi Süreci ile değerlendirilmiştir. Malzeme katmanları Yerinde Kaynak Kullanımı-tabanlı regolit simülanları, kükürt-beton karışımları, aerogel yalıtımı ve PEEK (Polyetheretherketone) basınç bariyerlerinden oluşmakta; operasyonel programlar NASA yönergeleri ve karasal standartlara dayanmaktadır. Geliştirilen M-BPS çerçevesi, Rhino-Grasshopper-ClimateStudio ortamında karşılaştırmalı performans değerlendirmelerini mümkün kılmakta ve Mars habitatlarının performansının analizine yönelik aktarılabilir bir metodolojik temel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Long-duration human settlements on Mars require building performance strategies ensuring environmental control, resource efficiency, and habitability under extreme extraterrestrial conditions. Despite progress in space habitat designs, no standardized building performance simulation (BPS) framework exists for space architecture, and available spacecraft thermal tools remain unsuitable for whole-building analysis. This dissertation addresses this gap by adapting terrestrial BPS methodologies, EnergyPlus-based workflows, and EnergyPlus Weather (EPW) file format to Martian conditions. The research develops an integrated Mars-Based Building Performance Simulation (M-BPS) framework structured around five methodological phases: landing site selection, Mars climate data transformation, urban typology development, construction and operational dataset definition, and whole-building performance simulation. A multi-criteria decision analysis combining Thermal Emission Spectrometer (TES), Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), Mars Climate Database (MCD), and Mars Crater Database derived datasets identifies an optimal settlement site using risk-adjusted composite scoring with Monte Carlo uncertainty evaluation. MCD parameters are converted into an EPW file through temporal interpolation, diurnal cycle reconstruction, and radiation modeling adapted to Mars's atmosphere. Representative settlement typologies are synthesized from five terrestrial cities, five Mars habitat proposals/analogs, and NASA standards, resulting in three scenarios evaluated via Analytic Hierarchy Process. Material assemblies integrate In-Situ Resource Utilization (ISRU)-based regolith stimulants, sulfur concrete, aerogel insulation, and PEEK (Polyetheretherketone) pressure barriers, while operational schedules are derived from terrestrial and NASA guidelines and standards. The M-BPS framework enables comparative performance simulations using Rhino-Grasshopper-ClimateStudio and provides a methodology for evaluating the performance requirements of Martian habitats. The framework establishes a transferable foundation for future extraterrestrial building performance modeling.
Benzer Tezler
- Advances in robust identification of spline models and networks by robust conic optimization, with applications to different sectors
Değişik sektörlere uygulamalarıyla birlikte sağlam konik optimizasyon ile eğri modelleri ve ağların sağlam tanımlanmasındaki gelişimler
AYŞE ÖZMEN
Doktora
İngilizce
2015
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GERHARD WİEHELM WEBER
- Robust trajectory optimization of constrained re-entry flight via stochastic collocation based ensemble pseudospectral optimal control
Stokastik kolokasyona dayalı ensemble pseudospectral optimal kontrol ile kısıtlı yeniden giriş uçuşunun gürbüz yörünge eniyilemesi
AKAN SELİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM OZKOL
- Transformer tabanlı öznitelik bütünleştirme ile eksik veriye dayanıklı tahminsel model geliştirilmesi
Development of a predictive model robust to missing data via transformer-based feature integration
DUYGU BAYRAK GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilişim Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED KOTAN
- Investigation of managed aquifer recharge site suitability through multi-tiered decision making approach
Yönetilen akıfer besleme sahası uygunluğunun çok kriterli karar verme yaklaşımı ile incelenmesi
RACHID MOHAMED MOUHOUMED
Doktora
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGER
- İstanbul ili genelinde yönetilen akifer şarjı (managed aquifer recharge/MAR) potansiyel alanlarının çok kriterli karar verme analizi ile belirlenmesi
Determination of potential areas for managed aquifer recharge (MAR) in Istanbul using multi-criteria decision analysis
ÖZLEM YILDIZ YÜKSEKOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORKAN ÖZCAN