Якщо і коли ми вирішимо поїхати на Марс (і залишитися там), то марсіанські поселенці зіткнуться з деякими серйозними проблемами. Для одного планета надзвичайно холодна порівняно із Землею, в середньому при температурі близько -63 ° C (-82 ° F), що можна порівняти з холодною ніччю в Антарктиді. На додаток до цього, неймовірно тонка атмосфера, яка не піддається диханню людям і земним істотам. Додайте до цього випромінювання, і ви починаєте бачити, чому влаштувати Марс буде складно.
Але, як висловлюється, необхідність - це винахідництво. А щоб стимулювати процес винахідництва, NASA співпрацювало з Університетом Пеорії Бредлі, щоб розпочати конкурс 3D-друкованого Хабітату «Столітній виклик». У рамках столітнього виклику НАСА, який фінансується Директором космічних технологій, нещодавно цей конкурс присудив 100 тисяч доларів призових коштів п'яти командам за їх дизайнерські концепції.
Сторічні виклики NASA були започатковані в 2005 році, щоб безпосередньо залучити громадськість та створити революційні програми для вирішення проблем космосу. Програма пропонує заохочувальні призи для стимулювання інновацій у фундаментальних та прикладних дослідженнях, розвитку технологій та демонстрації прототипів. Для управління змаганням університет Бредлі також співпрацював із спонсорами Caterpillar, Bechtel та Brick & Mortar Ventures.
Для проведення змагань учасникам було доручено створити цифрові зображення фізичних та функціональних характеристик середовища марсіанів, використовуючи спеціалізовані програмні засоби. Експертна група NASA, наукові та галузеві експерти присудили команді бали на основі різних критеріїв, які визначали, скільки призових коштів отримує кожна команда-переможець. З 18 заявок з усього світу було обрано 5 команд.
Для того, скільки призових грошей їм було присуджено, команди-переможці:
- Командний Зоферус Роджерса, Арканзас - $ 20 957,95
- AI. SpaceFactory Нью-Йорка - $ 20 957,24
- Кан-Йейтс Джексон, Міссісіпі - $ 20 622,74
- SEArch + / Apis Cor з Нью-Йорка - $ 19 580,97
- Північно-Західний університет Еванстона, штат Іллінойс - $ 17 881,10
Конкурс дизайну підкреслює всі виклики, які спричинить за собою побудова життєзабезпечуючого середовища проживання на Марсі, що включає в себе суцільні відстані та відмінності в атмосфері та ландшафтах. Коротше кажучи, командам потрібно було створити місця існування, які були б утепленими та повітронепроникними, а також могли бути побудовані з використанням місцевих матеріалів (т.к. використання ресурсів на місці).
Змагання розпочалися у 2014 році та були структуровані у три етапи. На першому етапі, конкурсі дизайну (який був завершений у 2015 році з призовим кошельком у розмірі 50 000 доларів), команди повинні були представити запропоновані місця проживання. Фаза 2, Конкурс структурних членів, була зосереджена на матеріальних технологіях та вимагала створення команд для створення структурних компонентів. Цю фазу завершено у 2017 році призовим гаманцем у розмірі 1,1 мільйона доларів.
На етапі 3, змагання на місцях проживання на місцях - що є поточною фазою змагань - учасникам змагань було доручено сформувати підмайстрові версії своїх середовищ існування. Ця фаза має п'ять рівнів конкуренції, які складаються з двох віртуальних рівнів та трьох рівнів побудови. Для перших командам було доручено використовувати програмне забезпечення для побудови інформаційного моделювання (BIM) для проектування середовища існування, що поєднує всі структурні вимоги та системи, які вона повинна містити.
Для будівельних рівнів командам потрібно буде самостійно виготовити 3D-друковані елементи середовища проживання, що досягає завершеного друкованого середовища на третину масштабу для остаточного рівня. До кінця цього етапу команди отримають призові гроші з гаманця на 2 мільйони доларів. Як заявив Монсі Роман, керівник програми для Сторічних викликів НАСА, в нещодавній заяві преси НАСА:
«Ми раді бачити успіх цієї різноманітної групи команд, які підійшли до цього змагання у своїх унікальних стилях. Вони не просто проектують структури, вони розробляють місця проживання, які дозволять нашим космічним дослідникам жити та працювати на інших планетах. Ми раді бачити, як їхні проекти оживають, коли конкуренція рухається вперед ».
До складу переможців входила концепція команди Zorphues про модульне середовище існування, яке надихалося біологічними структурами тут, на Землі. Процес будівництва починається з ґрунтовки (яка також є мобільною фабрикою для друку), яка виходить на поверхню і сканує середовище, щоб знайти хорошу «область друку». Потім він проходить над цією територією і розгортає роверів для збору матеріалів, а потім ущільнює землю, щоб забезпечити середовище друку під тиском.
Потім основний модуль збирається за допомогою заздалегідь виготовлених компонентів (наприклад, заслінок, вікон, атмосферного контролю, туалетів, раковин тощо), а структура друкується навколо нього. Потім принтер підходить до сусіднього місця та друкує інший модуль тим же методом. З часом до основного модуля підключено ряд місць існування, які забезпечують простори для проживання, відпочинку, виробництва продуктів харчування, наукових досліджень та інших видів діяльності.
Для своєї концепції команда другого місця (Team AI. SpaceFactory) вибрала вертикально орієнтований циліндр як найбільш ефективну форму для свого середовища проживання Марша. За словами команди, ця конструкція є не тільки ідеальним середовищем під тиском, але й максимально збільшує кількість корисного простору, дозволяє структуру розділити вертикально на основі діяльності, добре підходить для тривимірного друку і займає менше поверхневий простір.
Команда також створила своє середовище проживання для вирішення змін температури на Марсі, які є суттєвими. Їх рішенням було розробити всю конструкцію як фланцеву оболонку, яка рухається на підшипниках ковзання біля її фундаменту у відповідь на зміни температури. Споруда також є подвійною оболонкою, зовнішня (тиск) оболонка повністю відокремлена від внутрішнього середовища проживання. Це оптимізує потік повітря та дозволяє світлу фільтрувати до всього середовища проживання.
Далі йде місце проживання Хан-Йейтс, яке команда розробила спеціально для витримки пилових бур та суворого клімату на Червоній планеті. Цей куполоподібний купол складається із землесуда, який би спустився в екваторіальну область, а потім надрукував би фундаментний та опорний шар за допомогою місцевих матеріалів. Потім друкарська рука переходитиме вертикально, щоб почати друкувати оболонку та підлогу.
Зовнішня оболонка обшита вікнами, що дозволяють забезпечити добре освітлене середовище, зовнішня оболонка відокремлена від серцевини, а форма конструкції призначена для того, щоб навколо конструкції протікали пилові бурі. На четвертому місці опинився будинок Марка X SEArch + / Apis Cor, середовище існування, призначене для забезпечення максимального захисту від радіації, а також забезпечення природного світла та з'єднання з марсіанським ландшафтом.
Місце проживання побудовано мобільними робототехнічними принтерами, які розгорнуті з одноетапного багаторазового землепроводу Hercules. Дизайн натхненний північною архітектурою та використовує «світлі совки» та отвори на рівні підлоги для того, щоб сонячне світло в північних широтах перетворило його в інтер’єр. У двох зовнішніх (і перекриваються) корпусах розміщуються житлові зони, які складаються з двох надувних приміщень з прозорим СО2 завищені віконні кишені.
П’яте місце дісталося команді з Північно-Західного університету за місцем існування Марсіану 3D-дизайну, яке складається з внутрішньої сфери із закритою оболонкою та зовнішнього параболічного купола. За даними команди, це середовище існування забезпечує захист від марсіанських елементів завдяки трьом особливостям дизайну. Перша - це внутрішня форма споруди, яка складається з круглого фундаменту, надувного посудини під тиском, що виконує роль головної житлової зони, та зовнішньої оболонки.
Друга особливість - система під'їзду, яка простягається від протилежних кінців конструкції і служить входами та виходами і може забезпечити стики з майбутніми стручками. Третя особливість - це поперечні промені, які є структурною основою купола і оптимізовані для навантаження під тиском при марсіанській силі тяжіння та атмосферних умов, і забезпечують постійний захист від випромінювання та стихій.
Внутрішня розробка базується на середовищі існування космічних досліджень та моделювання (HI-SEAS) космічного середовища Hawai (NASA) і поділяється між "вологими зонами" та "сухими зонами". Ці райони розміщені на протилежних сторонах середовища проживання для оптимізації використання ресурсів, зосереджених у них на одній стороні (замість того, щоб вони працювали по всьому цьому середовищу проживання), а простір також розділений центральною висувною стіною, яка розділяє внутрішні приміщення на публічні та приватні зони.
Разом ці концепції втілюють цілі тридцятирічного виклику довкілля, що роздруковується 3D, який полягає у використанні талантів громадян-винахідників для розробки технологій, необхідних для створення стійких притулків, які дозволять людині жити на Місяці, Марсі та за його межами . Як розповів про конкурс Лекан Екерс, декан Коледжу інженерії та технологій Caterpillar університету Бредлі:
«Ми заохочуємо широке коло людей придумати інноваційні конструкції для того, як вони передбачають місце існування на Марсі. Віртуальний рівень дозволяє командам середніх шкіл, університетів та підприємств, які можуть не мати доступу до великих 3D-принтерів, все ще бути частиною змагань, оскільки вони можуть об'єднатися з тими, хто має доступ до такої техніки для фінального рівня змагань. . "
Дотримуючись традиції Сторічних премій, NASA прагне залучити громадськість до цього змагання, щоб сприяти зацікавленню у дослідженні космосу та вирішенню майбутніх проблем. Він також прагне використовувати нові технології для вирішення багатьох інженерних, технічних та матеріально-технічних проблем, які представляють космічні подорожі. Коли-небудь, якщо і коли люди живуть на Місяці, Марсі та інших місцях у Сонячній системі, місця проживання, які вони називають домом, цілком можуть стати роботою студентів, винахідників громадян та любителів космосу.
Для отримання додаткової інформації про 3-D Pinrted Habitat Challenge, перегляньте веб-сторінку конкуренції.
