人类未来火星上的住房,像鸡蛋,是用岩石材料通过3D打印而成

忘记您在科幻电影中看到的怪异的房子,未来在火星上可能就是你的家。 

2020年,逃脱地球的希望从未如此诱人。随着世界的燃烧,我们的星球正面临气候紧急状态;整个国家因冠状病毒 大流行的恐惧而处于封锁状态; 核武器条约正在瓦解,使我们更接近核战争的威胁 ……

尽管世界各地的科学家和技术创新者正在研究使我们免于启示的解决方案 ,但唯一可行的答案可能是抛弃这颗行星,迈向新的行星。

全球的亿万富翁已经在制定退出策略。理查德·布兰森(Richard Branson)的维珍银河(Virgin Galactic)计划 将游客带入太空,但其他人则更具野心。杰夫贝佐斯(Jeff Bezos)希望我们生活在地球以外的巨大太空殖民地中。SpaceX计划在2023年将其首个私人公民送入太空,而首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)已经制定了宏伟的计划,将人类安放在火星上,并使我们成为真正的“多行星物种”。 还有美国国家航空航天局(NASA),这是使我们首次登上月球的太空竞赛先驱?该机构正在迈入下一个太空旅行的时代-其Artemis计划已经在将第一个女人和下一个男人登上月球的道路上顺利进行 ,然后再前往火星本身。 

但是,无论是政府航天局还是私人公司先到达火星,当我们到达那里时生活会是什么样?

我们将如何种植食物,在宇宙辐射中生存并应对远离地球如此残酷的孤独?最重要的是,我们实际上将生活在我们的新家园星球上?

一家公司创造了一个栖息地,很可能是在火星上生存和繁荣的解决方案:一个名为Marsha的3D打印的蛋形房屋。

火星上的生活

在火星上盖房并非易事。但是,总部位于纽约的建筑公司AI SpaceFactory的团队接受了NASA提出的挑战,以创建3D打印的栖息地,该栖息地可以承受火星人生活的挑战以及太空建筑的局限性。经过无数次改进和重新设计后,AI SpaceFactory花了30个小时进行3D打印其三分之一比例的Marsha版本,并最终 在2019年的NASA 3D打印栖息地挑战赛中获得了最高奖项。


AI SpaceFactory的一名员工在进行Marsha练习期间进行观察。该结构是由玄武岩和生物聚合物的混合物进行3D打印的。 尽管打印“玛莎”所需的机器人是在地球上制成的(需要运到火星上),但栖息地本身的设计却是由可在火星表面上获得的材料制成的。

AI SpaceFactory使用压碎的玄武岩创建了一种材料,该材料可以从火星上发现的岩石中提取,并与可以在红色星球上生长的植物制成的生物塑料混合。结果是该公司表示,这种超坚固的3D可打印材料可以使人们免受辐射和极端温度的影响,同时还能节省行星际货运的成本。

从火星本身采购具有经济意义。发射到太空的每磅物质都带有巨大的价格标签。但据AI SpaceFactory称,使用火星材料也是这种偏远地区的唯一可行解决方案。当您需要在火星上修墙时,您不能精确地冲到五金店去买更多的砖头。 

在纽约市AI SpaceFactory的办公室中,墙上挂满了蓝图,桌子上点缀着数十种3D打印的火星栖息地模型,该公司的创始人兼首席执行官David Malott解释了进一步建立文明基地所面临的挑战进入太阳系。

马洛特说:“火星与月球的挑战截然不同。” “如果月球出了问题,那只需要几天的时间就可以把人们带回去。如果房子漏水了,可以寄出替换物。“但是火星距离我们有9个月了。如果您看过电影《火星人》,如果有灾难,要让某人回来,您几乎无能为力。因此,您需要打造更坚固的产品...防震,能够承受各种因素,更加耐用。”

根据Malott的说法,这意味着避免使用科幻电影中看到的那种可充气的,“可展开的”结构,而要采用从岩石3D打印的东西。

有机灵感 

AI SpaceFactory不仅向有机世界寻求材料。该公司还从自然环境中获取栖息地的形状和结构方面的线索。 

尽管设计团队最初研究的是圆顶状结构(类似于我们多年来在科幻电影中看到的结构),但经过几个月的头脑风暴,它还是选择了“结构上最有效的形式”:一个鸡蛋。

Malott说:“重要的是要在形状上保持结构高效,因为这意味着您可以使用更少的材料。” “如果您想到地球上的蛋壳,就是这样……因为这是非常有效的形状。蛋壳可以非常非常薄,并且仍然具有适当的强度。”

马洛特(Malott)和他的团队还需要考虑这些结构在火星上所面临的力量。Malott的职业生涯始于设计摩天大楼,而风是设计中最大的因素之一。地球上的高层建筑必须能够承受不断威胁将其推倒的那种风力。

在火星上,风的紧迫性要小得多,因为大气非常稀薄,大约占地球大气的2%。相反,主要挑战是平衡栖息地内部的气压(对于我们人类而言,该压力必须像地球一样)与外部稀薄的气压之间保持平衡。

马洛特(Malott)挑选了一个足球大小的玛莎(Marsha)模型进行解释。

“如果可以想象,在地球内部有一个小气泡,然后在外部火星大气层非常薄。因此,”他指着模型栖息地的内部说,“希望像气球一样向外膨胀。因此,封套的形状必须包含大气压的差异。”

这些行星际限制的结果是一种双壳设计,使人可以在房间内呼吸,同时保护他们避免从火星气球中爆炸。这种双层结构还意味着更好的隔热效果,并且由于顶部具有天窗,光线可以在两个壳之间流下并扩散到整个栖息地,从而使居住空间更加舒适。

3D打印的火星栖息地可能是您在太空中的新家

以人为本的设计。AI SpaceFactory必须向NASA证明它可以设计一种能够承受火星极端影响的结构,但团队还决心创建一个以人类居民的需求为中心的空间。

毫无疑问,Marsha的设计考虑了早期宇航员的实际需求。一楼设有工作区和湿实验室,居民可以在其中进行实验(想像它就像是个泥房,可以让您在类似于地球和火星的大气层之间移动)。还有为EVA或车外活动做准备的空间-基本上任何能将它们带入火星本身的东西。 

在此之上,二楼设有厨房和干燥实验室。三楼开始满足居民的个人需求,包括花园,卫生吊舱(即使在火星上,您仍然需要洗手间!)和个人卧吊舱。在顶层,在明亮的天窗下,结合了休闲运动空间,可以放松身心。蜿蜒的阶梯沿着鸡蛋的曲线,将这些水平连接起来。

每个层次上的曲线呼应Marsha的圆形外壳,为生活空间提供一种有机空气,感觉与其他空间栖息地(如国际空间站)的斜角功利线不同。

但这仍然是设计。AI SpaceFactory已经在地球上进行了Marsha的测试打印,但是要在火星表面上看到这些3D打印的栖息地之一还需要很长时间。

AI SpaceFactory确实有计划比这早得多地构建功能完备的栖息地。它的Tera栖息地采用了Marsha的许多相同设计线索,具有未来派的蛋形和3D打印的外壳。

像Marsha一样,它的设计目标是使用可在行星上找到的可持续材料进行印刷:一种由玉米或甘蔗等农作物制成的玄武岩和生物聚合物复合材料。AI SpaceFactory表示,这种材料比混凝土强50%,但也可堆肥。Tera的目标是表明可持续建筑实践可用于使地球上的建筑对环境更加友好,而无需依靠无法回收的材料。

hta-ai-spacefactory-tera-snow-2AI SpaceFactory的3D打印地球栖息地Tera借鉴了为火星设计的Marsha栖息地的设计线索。 AI太空工厂AI SpaceFactory 于2019年发起了Indiegogo活动,让公众预订一晚住宿在纽约州北部印刷的Tera。

该公司还开始了一项为期多年的试点计划,以建设更多的Tera栖息地,其中包括在全球范围内寻找土地用于栖息地建设。该公司表示,将根据“地块的多样性和稀有性”以及与空间用例的相关性来选择土地,包括偏远地区,困难地形和极端气候。 

就目前而言,泰拉可能是我们地球人在火星上体验生活最接近的东西。但是,即使这一代人可能永远无法看到人类成为真正的行星际物种,但马洛特仍然对我们的文明在另一个星球上开始新时代的前景感到兴奋。

马洛特说:“在火星上生活是冒险的。” “而且我认为去某个人从未有过的地方有某种浪漫的感觉……这将是超凡脱俗而又熟悉的,就像地球上的某些地方一样。实际上,我认为那将是非常浪漫的。”

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