Ako i kada odlučimo otići na Mars (i ostati tamo), doseljenici s Marsa suočit će se s ozbiljnim izazovima. Kao prvo, planet je izuzetno hladan u usporedbi sa Zemljom, u prosjeku oko -63 °C (-82 °F), što je usporedivo s hladnom noći na Antarktiku. Povrh toga, tu je nevjerojatno tanka atmosfera koja je ljudima i zemaljskim stvorenjima nedostupna za disanje. Dodajte tome zračenje i počinjete shvaćati zašto će naseljavanje Marsa biti teško.
Ali kako se kaže, nužnost je majka izuma. A kako bi potaknula proces izuma, NASA se udružila sa Sveučilištem Bradley u Peoriji kako bi lansirala 3D-ispisani Habitat Centennial Challenge natjecanje. Kao dio NASA-ini stoljetni izazovi , koji su sponzorirani od strane Uprava za misiju svemirske tehnologije , ovo je natjecanje nedavno dodijelilo 100.000 dolara nagrade pet timova za njihove dizajnerske koncepte.
NASA Centennial Challenges pokrenuta je 2005. kako bi izravno uključila javnost i proizvela revolucionarne aplikacije za izazove istraživanja svemira. Program nudi poticajne nagrade za poticanje inovacija u temeljnim i primijenjenim istraživanjima, razvoju tehnologije i demonstraciji prototipa. Sveučilište Bradley se također udružilo sa sponzorima kako bi upravljalo natjecanjem Gusjenica , Bechtel i Brick & Mortar Ventures .
Za natjecanje sudionici su imali zadatak izraditi digitalne prikaze fizičkih i funkcionalnih karakteristika staništa Marsa pomoću specijaliziranih softverskih alata. Panel NASA-inih, akademskih i industrijskih stručnjaka dodijelio je timove bodove na temelju različitih kriterija, koji su određivali koliko je novčane nagrade dobio svaki pobjednički tim. Od 18 prijava iz cijelog svijeta odabrano je 5 timova.
Prema tome koliko su novčane nagrade dobili, pobjednički timovi su bili:
- Tim Zopherus iz Rogersa, Arkansas – 20.957,95 dolara
- AI. Svemirska tvornica u New Yorku – 20.957,24 dolara
- Kahn-Yates iz Jacksona, Mississippi – 20.622,74 dolara
- SEArch+/Apis Cor iz New Yorka – 19.580,97 USD
- Northwestern University of Evanston, Illinois – 17.881,10 USD
Natječaj za dizajn naglašava sve izazove koje bi sa sobom ponijela izgradnja staništa za održavanje života na Marsu, što uključuje velike udaljenosti i razlike u atmosferi i krajolicima. Ukratko, timovi su trebali stvoriti staništa koja će biti izolirana i nepropusna za zrak i koja bi se također mogla izgraditi korištenjem lokalnih materijala (također. korištenje resursa na licu mjesta).
Natječaj je započeo 2014. godine i bio je strukturiran u tri faze. Za Faza 1 , Natjecanju za dizajn (koje je završeno 2015. s nagradnom torbicom od 50.000 dolara), timovi su morali podnijeti prikaz svog predloženog staništa. 2. faza , Natjecanje strukturnih članova, usredotočeno na tehnologije materijala i potrebne timove za stvaranje strukturnih komponenti. Ova faza je završena 2017. godine s nagradnom torbicom od 1,1 milijun dolara.
Za 3. faza , On-Site Habitat Competition – što je trenutna faza natjecanja – natjecatelji su dobili zadatak izraditi inačice svojih staništa u pod-skali. Ova faza ima pet razina natjecanja, koje se sastoje od dvije virtualne razine i tri razine izgradnje. Za prvo, timovi su imali zadatak koristiti softver za informacijsko modeliranje zgrada (BIM) kako bi dizajnirali stanište koje kombinira sve strukturne zahtjeve i sustave koje mora sadržavati.
Za razine izgradnje, timovi će morati samostalno izraditi 3D ispisane elemente staništa, što će kulminirati ispisanim staništem u mjerilu jedne trećine za završnu razinu. Do kraja ove faze, timovi će dobiti novčanu nagradu iz novčanika od 2 milijuna dolara. Kao što je Monsi Roman, voditelj programa za NASA-ine Centennial Challenges, rekao u nedavnoj NASA-ini izjava za medije :
“Oduševljeni smo vidjeti uspjeh ove raznolike skupine timova koji su ovom natjecanju pristupili u svojim jedinstvenim stilovima. Oni ne projektiraju samo strukture, oni dizajniraju staništa koja će omogućiti našim istraživačima svemira da žive i rade na drugim planetima. Uzbuđeni smo što vidimo kako njihovi dizajni oživljavaju kako natjecanje napreduje.”
Pobjednički radovi uključivali su koncept tima Zorphues za modularno stanište koje je inspirirano biološkim strukturama ovdje na Zemlji. Proces izgradnje počinje s landerom (koji je također mobilna tvornica ispisa) koji dopire do površine i skenira okolinu kako bi pronašao dobro 'područje za ispis'. Zatim hoda preko ovog područja i raspoređuje rovere za prikupljanje materijala, a zatim se zatvara za tlo kako bi osigurao okruženje za ispis pod pritiskom.
Glavni modul se zatim sastavlja pomoću gotovih komponenti (kao što su zračne brave, prozori, kontrola atmosfere, zahodi, umivaonici, itd.), a struktura se tiska oko njega. Pisač zatim sam odlazi do susjednog mjesta i ispisuje drugi modul koristeći istu metodu. S vremenom se uz glavni modul spaja niz staništa koja osiguravaju prostor za život, rekreaciju, proizvodnju hrane, znanstvene studije i druge aktivnosti.
Za svoj koncept, drugoplasirani tim (Team AI. SpaceFactory) odabrao je okomito orijentiran cilindar kao najučinkovitiji oblik za svoje Marsha stanište. Prema timu, ovaj dizajn nije samo idealno okruženje pod pritiskom, već također povećava količinu korisnog prostora, omogućuje vertikalnu podjelu strukture na temelju aktivnosti, dobro je prikladan za 3-D ispis i zauzima manje površinski prostor.
Tim je također dizajnirao svoje stanište za suočavanje s promjenama temperature na Marsu, koje su značajne. Njihovo rješenje bilo je dizajnirati cijelu strukturu kao ljusku s prirubnicom koja se kreće na kliznim ležajevima u svom temelju kao odgovor na temperaturne promjene. Struktura je također dvostruka ljuska, pri čemu je vanjska (tlačna) ljuska potpuno odvojena od unutarnjeg staništa. To optimizira protok zraka i omogućuje filtriranje svjetla u cijelo stanište.
Sljedeće je stanište Khan-Yatesa, koje je tim osmislio kako bi izdržao prašne oluje i oštre klime na Crvenom planetu. Ova kupola nalik koralju sastoji se od lendera koji bi se spustio u ekvatorijalnu regiju, a zatim ispisao temelj i temeljni sloj koristeći lokalne materijale. Ruka za ispis tada bi priješla okomito kako bi počela ispisivati školjku i podove.
Vanjska je ljuska prošarana prozorima koji omogućuju dobro osvijetljeno okruženje, vanjska je ljuska odvojena od jezgre, a oblik strukture je dizajniran da osigura da oluje prašine teku oko strukture. Na četvrtom mjestu nalazila se SEArch+/Apis Corova kuća Mars X, stanište dizajnirano da pruži maksimalnu zaštitu od zračenja, a istovremeno osigurava prirodno svjetlo i povezanost s marsovskim krajolikom.
Stanište je izgrađeno mobilnim robotskim pisačima, koji se postavljaju iz a Jednostupanjski slet za višekratnu upotrebu Hercules . Dizajn je inspiriran nordijskom arhitekturom, a koristi 'svjetlosne lopatice' i otvore za gledanje na razini poda kako bi se osiguralo da sunčeva svjetlost u sjevernim geografskim širinama uđe u unutrašnjost. Dvije vanjske (i preklapajuće) ljuske sadrže stambene prostore koji se sastoje od dva prostora na napuhavanje s prozirnim CO2napuhani prozorski džepovi.
Peto mjesto pripalo je timu sa Sveučilišta Northwestern za njihovo stanište Marsian 3Design, koje se sastoji od zatvorene unutarnje sfere i vanjske paraboličke kupole. Prema timu, ovo stanište pruža zaštitu od marsovskih elemenata kroz tri značajke dizajna. Prvi je unutarnji oblik konstrukcije, koji se sastoji od kružnog temelja, tlačne posude na napuhavanje koja služi kao glavni životni prostor i vanjske ljuske.
Druga značajka je sustav ulaznih prolaza, koji se protežu od suprotnih krajeva konstrukcije i služe kao ulazi i izlazi te bi mogli osigurati spojeve s budućim mahunama. Treća značajka su poprečne grede koje su strukturna okosnica kupole i optimizirane su za opterećenje pod tlakom pod marsovskom gravitacijom i atmosferskim uvjetima, te pružaju kontinuiranu zaštitu od zračenja i elemenata.
Unutarnji raspored temelji se na NASA-ina analogna i simulacija istraživanja svemira Hawai’i (HI-SEAS) stanište, a podijeljeno je na “vlažna područja” i “suha područja”. Ta su područja smještena na suprotnim stranama staništa kako bi se optimizirala upotreba resursa koncentrirajući u njima s jedne strane (umjesto da se provlače kroz to stanište), a prostor je također podijeljen središnjim zidom koji se može uvući koji odvaja unutrašnjost na javne i privatne površine.
Zajedno, ovi koncepti utjelovljuju ciljeve 3D-printed Habitat Centennial Challenge, koji je iskoristiti talente građanskih izumitelja za razvoj tehnologija potrebnih za izgradnju održivih skloništa koja će jednog dana omogućiti ljudima da žive na Mjesecu, Marsu i dalje . Kao Lex Akers, dekan Caterpillar College of Engineering and Technology na Sveučilištu Bradley, rekao je natjecanja:
“Potičemo širok raspon ljudi da osmisle inovativne dizajne kako zamišljaju stanište na Marsu. Virtualne razine omogućuju timovima iz srednjih škola, sveučilišta i tvrtki koji možda nemaju pristup velikim 3D pisačima da i dalje budu dio natjecanja jer se mogu udružiti s onima koji imaju pristup takvim strojevima za završnu razinu natjecanja. .”
Nastavljajući tradiciju Centennial nagrada, NASA traži javni angažman u ovom natjecanju kako bi promicala interes za istraživanje svemira i rješavala buduće izazove. Također nastoji iskoristiti nove tehnologije kako bi riješio mnoge inženjerske, tehničke i logističke probleme koje predstavlja svemirska putovanja. Jednog dana, ako i kada ljudska bića budu živjela na Mjesecu, Marsu i drugim lokacijama u Sunčevom sustavu, staništa koja nazivaju domom vrlo bi mogla biti djelo studenata, građana izumitelja i svemirskih entuzijasta.
Za više informacija o 3-D Pinrted Habitat Challengeu, pogledajte web stranica natjecanja .
Daljnje čitanje: NASA