Ha és amikor úgy döntünk, hogy a Marsra megyünk (és ott maradunk), a marsi telepesek komoly kihívásokkal szembesülnek. Az egyik a bolygó rendkívül hideg a Földhez képest, átlagosan -63 ° C-on (-82 ° F), ami összehasonlítható az Antarktisz hideg éjjével. Ezen felül a hihetetlenül vékony légkör, amely nem lélegezhet az emberek és a földi lények számára. Adja hozzá ehhez a sugárzást, és látni fogja, miért lesz nehéz a Mars települése.
De amint a mondás mondja, a szükségszerűség a találmány anyja. A találmány folyamatának ösztönzése érdekében a NASA együttműködött a Peoria Bradley Egyetemmel a 3D-nyomtatott Habitat Centennial Challenge verseny elindításával. A NASA Centennial Challenges részeként, amelyeket az Űrtechnológiai Misszió Igazgatósága szponzorált, ez a verseny a közelmúltban 100 000 dollárt nyert pénzt öt csapat számára ötlettel a tervezési koncepcióikért.
A NASA centenáriumi kihívásait 2005-ben kezdeményezték, hogy közvetlenül bevonják a közönséget és forradalmian új alkalmazásokat készítsenek az űrkutatás kihívásaira. A program ösztönző díjakat kínál az innováció ösztönzésére az alap- és alkalmazott kutatásban, a technológiai fejlesztésben és a prototípus demonstrációjában. A verseny igazgatása érdekében a Bradley Egyetem a szponzorokkal, a Caterpillar, a Bechtel és a Brick & Mortar Ventures partnerével is együttműködött.
A verseny számára a résztvevők arra bíztak, hogy a marslakók fizikai és funkcionális tulajdonságainak digitális ábrázolását hozzák létre speciális szoftver eszközök segítségével. A NASA, az akadémiai és az iparági szakértőkből álló testület különféle kritériumok alapján ítélte oda a csapat pontokat, amelyek meghatározták, hogy az egyes nyertes csapatok mennyit kapnak díjat. A világ minden tájáról érkező 18 beadvány közül 5 csapatot választottak ki.
Annak érdekében, hogy mennyi nyereményt nyerjenek ki, a győztes csapatok:
- A Rogers-i Zopherus csapat, Arkansas - 20 957,95 dollár
- AI. A New York-i SpaceFactory - 20 957,24 USD
- Kahn-Yates, Jackson, Mississippi - 20 622,74 USD
- New York SEArch + / Apis Cor - 19 580,97 USD
- Evanston északnyugati egyeteme, Illinois - 17 881,10 USD
A tervpályázat minden olyan kihívást hangsúlyoz, amelyet az életet támogató élőhely felépítése a Marsra hordozna, beleértve a nagy távolságot és a légkör és a táj különbségeit. Röviden: a csapatoknak olyan élőhelyeket kellett létrehozniuk, amelyek szigeteltek és légmentesek lesznek, és helyi anyagok felhasználásával is felépíthetők (más néven: in situ erőforrás-felhasználás).
A verseny 2014-ben kezdődött, és három szakaszból áll. Az 1. fázisban, a tervezési versenyben (amelyet 2015-ben 50 000 dolláros nyeremény pénztárcával fejeztek be) a csapatoknak be kellett nyújtaniuk a javasolt élőhelyüket. A 2. szakasz, a Strukturális Tagok Verseny, az anyagtechnológiákra összpontosított, és a csapatoknak szüksége volt a szerkezeti elemek létrehozására. Ezt a fázist 2017-ben fejezték be 1,1 millió dolláros nyeremény pénztárcával.
A 3. szakaszban a helyszíni élőhelyverseny - amely a verseny jelenlegi fázisa - a versenytársak feladata volt élőhelyeik előállított részleges méretű verziói. Ez a szakasz öt versenyszinttel rendelkezik, amelyek két virtuális szintből és három építési szintből állnak. Az előbbi esetében a csapatok arra bíztak a Building Information Modeling (BIM) szoftver használatával, hogy olyan élőhelyet hozzon létre, amely ötvözi az összes szerkezeti követelményt és rendszert, amelyet annak tartalmaznia kell.
Az építkezés szintjén a csapatoknak el kell készíteniük az élőhely 3D-ben nyomtatott elemeit, majd a végső szintre egyharmad méretű nyomtatott élőhelyet kell készíteniük. E szakasz végére a csapatok nyereményt kapnak egy 2 millió dolláros pénztárcából. Ahogyan Monsi Roman, a NASA Centennial Challenges programvezetője mondta a NASA nemrégiben kiadott sajtóközleményében:
„Örülünk, hogy láthatjuk annak a sokszínű csapatnak a sikerét, amelyek saját stílusukban közelítettek a versenyre. Nem csupán szerkezeteket terveznek, hanem olyan élőhelyeket is terveznek, amelyek lehetővé teszik űrkutatóink számára, hogy más bolygókon éljenek és dolgozzanak. Örömmel látjuk, hogy a tervek életre kelnek, amikor a verseny előrehaladtával előrehaladtunk. ”
A nyertes pályázatok között szerepelt a Zorphues csapat egy moduláris élőhely koncepciója, amelyet a Föld biológiai szerkezete ihlette. Az építési folyamat azzal kezdődik, hogy a földi nyomtató (amely szintén egy mobil nyomtatási üzem) eléri a felületet, és letapogatja a környezetet, hogy jó „nyomtatási területet” találjon. Ezután sétál ezen a területen, és rovereket szállít az anyagok összegyűjtésére, majd lezárja a talajt, hogy nyomás alatt álló nyomtatási környezetet biztosítson.
A fő modult ezután előre gyártott alkatrészekkel (pl. Légzárak, ablakok, légköri szabályozás, WC-k, mosogatók stb.) Összeszereljük, és a szerkezetet nyomtatjuk körül. A nyomtató ezután elindul egy szomszédos helyre, és ugyanazzal a módszerrel kinyomtat egy másik modult. Idővel számos élőhely kapcsolódik a fő modulhoz, amelyek tereket biztosítanak az élethez, a kikapcsolódáshoz, az élelmiszer-előállításhoz, a tudományos tanulmányokhoz és egyéb tevékenységekhez.
Koncepciójuk kidolgozásához a második helyezett csapat (Team AI. SpaceFactory) egy vertikálisan orientált hengert választott a leghatékonyabb formaként Marsha élőhelyéhez. A csapat szerint ez a kialakítás nem csak az ideális nyomáskörnyezet, hanem maximalizálja a felhasználható helymennyiséget is, lehetővé teszi a szerkezet függőleges elosztását tevékenységek alapján, kiválóan alkalmas 3D-s nyomtatásra és kevesebbet igényel felület.
A csapat úgy alakította ki élőhelyét, hogy foglalkozzon a Mars hőmérsékleti változásaival, amelyek jelentősek. Megoldásuk az volt, hogy a teljes szerkezetet karimás héjként tervezzék meg, amely a hőmérsékleti változások hatására az alapján lévő csúszócsapágyakon mozog. A szerkezet szintén kettős héjú, a külső (nyomás) héj teljesen elkülönül a belső élőhelytől. Ez optimalizálja a légáramot, és lehetővé teszi a fény szűrését az egész élőhelyre.
Következő lépés a Khan-Yates élőhely, amelyet a csapat úgy tervezett, hogy kifejezetten alkalmas legyen a porviharok és a vörös bolygó durva éghajlatának ellenállására. Ez a korallszerű kupola egy földszintről áll, amely az egyenlítői térségben helyezkedik el, majd egy alapanyagot és alapréteget nyomtat helyi anyagok felhasználásával. A nyomtatókar ekkor függőlegesen átmenetileg megkezdi a héj és a padló nyomtatását.
A külső héj olyan ablakokkal van díszítve, amelyek lehetővé teszik a jól megvilágított környezetet, a külső héj elkülönül a magtól, és a szerkezet alakja úgy van kialakítva, hogy biztosítsa a porviharok áramlását a szerkezet körül. A negyedik helyen a SEArch + / Apis Cor Mars X ház volt, amely olyan élőhely, amelyet maximális sugárzás elleni védelemre terveztek, miközben biztosítják a természetes fényt és a marsi tájhoz való kapcsolódást is.
Az élőhelyet mobil robotnyomtatók építik fel, amelyeket a Hercules Egyfokozatú Újrafelhasználható Lander-ből telepítettek. A dizájnt az északi építészet ihlette, és „fénykannákat” és padlószintű nézőnyílásokat használ annak biztosítására, hogy az északi szélességű napfény bejuthasson a belső terekbe. A két külső (és egymást átfedő) héj a nappali területeket tartalmazza, amelyek két átlátszó CO-vel felfújható térből állnak2 felfújt ablakzsebek.
Az ötödik helyet az északnyugati egyetem csapata kapta meg a marsi 3Design élőhely számára, amely egy belső gömb zárt héjú és egy külső parabolikus kupolaból áll. A csoport szerint ez az élőhely három formatervezési vonalon keresztül nyújt védelmet a marsi elemek ellen. Az első a szerkezet belső alakja, amely egy kör alakú alapból, egy felfújható nyomástartó edényből áll, amely a fő lakóterületként szolgál, és a külső héjból áll.
A második jellemző a bejárati rendszer, amely a szerkezet ellentétes végétől húzódik, és bejáratként és kijáratként szolgál, és kereszteződéseket tud biztosítani a jövőbeli oszlopokkal. A harmadik jellemző a keresztirányú gerendák, amelyek a kupola szerkezeti gerincét képezik, és a nyomásterhelésre vannak optimalizálva a Mars gravitációs és légköri viszonyok között, és folyamatos védelmet nyújtanak a sugárzás és az elemek ellen.
A belső kialakítás a NASA Hawaii Űrkutatási Analóg és Szimulációs (HI-SEAS) élőhelyén alapul, és fel van osztva a „nedves területek” és a „száraz területek” között. Ezeket a területeket az élőhely másik oldalára helyezik, hogy optimalizálják az erőforrások felhasználását azáltal, hogy az egyik oldalukra koncentrálják őket (ahelyett, hogy az egész élőhelyen futhassanak), és a teret egy központi, visszahúzható fal osztja meg, amely elválasztja a belső teret köz- és magánterületek.
Ezek a fogalmak együttesen megtestesítik a 3D nyomtatott élőhely centenáriumi kihívás céljait, azaz a polgári feltalálók tehetségeinek kiaknázását olyan fenntartható menedékek építéséhez szükséges technológiák kifejlesztésére, amelyek egy nap lehetővé teszik az emberek számára, hogy a Holdon, a Marson és azon túl is éljenek. . Amint Lex Akers, a Bradley Egyetem Caterpillar Mérnöki és Technológiai Főiskola dékánja elmondta a versenyről:
„Nagyon sok embert ösztönözünk, hogy dolgozzanak ki innovatív terveket annak elképzelésére, hogy hogyan képzelik el egy élőhelyet a Marson. A virtuális szintek lehetővé teszik a középiskolák, az egyetemek és a vállalkozások csapatainak, amelyek esetleg nem férnek hozzá a nagyméretű 3D nyomtatókhoz, továbbra is a verseny részét képezni, mivel összeállhatnak azokkal, akik rendelkeznek ilyen gépekkel a verseny végső szintjén. .”
A százéves díjak hagyományaként folytatva a NASA arra törekszik a nyilvánosság elkötelezettségét a verseny mellett, hogy ösztönözze az űrkutatás iránti érdeklődést és kezelje a jövőbeli kihívásokat. Az új technológiák kiaknázására törekszik az űrutazás által előidézett számos mérnöki, műszaki és logisztikai probléma megoldása érdekében. Valaha, ha és amikor a Holdon, a Marson és a Naprendszer más helyein élnek az emberek, akkor az otthonaiknak nevezett élőhelyek nagyon jól lehetnek a hallgatók, a polgári feltalálók és az űr rajongói munkája.
A 3-D Pinrted Habitat Challenge-ről további információt a verseny honlapján találhat.
